陰陽離子交換樹脂混合使用時,陽陰樹脂在混床設備中相當於形成無數級的復床,從而達到凈化水質的目的。軟化水鈉床因為只須對原水中的硬度(即鈣、鎂離子)進行處理,所以陽樹脂以Na型即可使用。反應原理為:
2NaR + Ca2- → CaR2 +2Na
混床設備中的陽樹脂為H型,陰樹脂為OH型,這樣陽樹脂交換了水中的陽離子,釋放出H根離子,陰樹脂交換了水中的陰離子,釋放出OH根離子,陽樹脂釋放出的H+ 與陰樹脂釋放出的OH-結合生成水,反應原理為:
HR + Na+ → NaR + H+
ROH + Cl- → RCl + OH-
H+ + OH- → H2O
② 離子交換樹脂如何活化
一、本方法適用於用離子交換法處理鍍鉻廢水時陰、陽離子交換樹脂受污染時的活化
二、陰離子交換樹脂,可採用體外活化。活化液用量為樹脂體積的1-2倍。活化液用濃度為2.0-2.5MOL/L硫酸與亞硫酸氫鈉配製,亞硫酸氫鈉含量對凝膠型強鹼陰樹脂為45G/L,對大孔型弱鹼陰樹脂為28G/L,活化時,樹脂在活化液中浸泡一夜
三、陽離子交換樹脂,可在體內活化活化.液用量為樹脂體積的2倍.活化液用濃度為3.0MOL/L的鹽酸配製,以1.2-4.0M/H的流速通過樹脂層,再採用體積為樹脂體積的1-2倍、濃度為2.0-2.5MOL/L的硫酸浸泡3H以上
離子交換樹脂的工作原理及優缺點分析將離子性官能基結合在樹脂(有機高分子)上的材料,稱之為 「離子交換樹脂」。 樹脂表面帶有磺酸 (sulfonic acid) 者,稱為陽離子交換樹脂,而帶有四級氨離子的,則為陰離子交換樹脂。由於離子交換樹脂可以有效去除水中陰陽離子,所以經常使用於純水、超純水的製造程序中。(見下圖)離子交換樹脂上的官能基雖可去除原水 (Feed water) 中的離子,但隨著使用一段時間之後,因官能基的飽和而導致去離子效率的降低,引發水質劣化的缺點。此外,離子交換樹脂本身也是有機物質,使用中會受到氧化分解、機械性破裂、擔體流出而造成有機物質的溶出。此外,帶有電荷的有機物質也會受到離子交換樹脂的吸附,使離子交換樹脂很容易受到有機物質的污染 (Fouling)。而有些微生物由於菌體表面帶著負電,也會被陽離子交換樹脂所吸附,樹脂表面因而成為微生物的繁殖場地,造成純水的污染。在此同時,微生物所產生的代謝產物也會成為有機物質的污染來源。這些都是使用離子交換樹脂時,引發水質劣化而不可不注意的地方。通常失去離子去除能力(飽和)的離子交換樹脂,雖然可以經由酸鹼葯劑的作用來再生,達到重復使用的目的,但若因為有機物質的吸附(污染)而造成效率不好時,樹脂的去除性能就會降低。此外,依再生用化學葯劑的品質不同也會有離子交換樹脂本身被污染的風險。因此,超純水系統所使用的離子交換樹脂幾乎是不能進行再生處理的。
③ 離子交換層析具體操作
離子交換層析操作詳解
1. 預處理和裝柱是離子交換層析的關鍵步驟。首先,對於離子交換纖維素,需要流水沖洗去除碎屑,以確保均勻度。若產品已溶脹,可跳過這步,但需確保其成為帶H+或OH-的交換劑型。陰離子交換劑通常採用「鹼-酸-鹼」處理,轉變成-OH-或鹽型,陽離子交換劑則用「酸-鹼-酸」處理,變為-H-型。裝柱前,平衡至所需的pH和離子強度,並減壓排除氣泡。為了防止顆粒分層,裝柱時需適當加壓,確保柱床緊實,以提高解析度。裝好後,需用起始緩沖液淋洗,直至達到平衡狀態方可使用。
2. 加樣與洗脫階段,樣品應與起始緩沖液保持相同的pH和離子強度,選擇的pH值應在交換劑與結合物相反電荷的范圍內,同時離子強度要低,可通過透析、凝膠過濾或稀釋來調整。不溶物需預先除去。合適的上樣量是關鍵,一般不超過柱子的負荷能力,上樣量通常為交換劑總量的1%-5%。洗脫樣品時,可通過改變pH或離子強度,或採用階段洗脫或連續梯度洗脫法,後者通過控制兩個容器中緩沖液濃度的梯度變化來達到最佳分離效果。在洗脫過程中,需確保洗脫液體積充足,梯度上限足夠高且上升速度適中,以防止目的物過早或過晚解吸。
3. 洗脫後的分析,以5-10毫升/管收集洗脫液,通過檢測方法(如生物活性測定或免疫學測定)確定目的物位置,然後進行回收。對於離子交換劑的再生,如纖維素可用NaCl和NaOH溶液處理,脂溶性物質則需非離子型去污劑或乙醇清洗。保存時,需添加防腐劑,陰離子交換劑通常使用氯已定,陽離子交換劑則使用乙基硫柳汞,有些產品可添加疊氮鈉。
離子交換層析操作需嚴格把控各個步驟,確保樣品處理得當,洗脫過程有效,以實現理想的分離效果。
離子交換層析(Ion Exchange Chromatography簡稱為IEC)是以離子交換劑為固定相,依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法。1
④ 離子交換柱交換過程化學方程式
強酸型陽離子交換樹脂:R-SO3H (有許多SO3H基團)
強鹼型陰離子交換樹脂:[R4N]OH (有許多內OH基團)
R-SO3H + M(+) = RSO3M + H(+) 將所有陽離容子吸附到樹脂上,釋放出H(+);
[R4N]OH + X(-) = [R4N]X + OH(-) 將所有陰離子吸附到樹脂上,釋放出OH(-);
H(+) + OH(-) = H2O 陽離子交換產生的H(+)與陰離子交換產生的OH(-)結合成水。
⑤ 哪位大蝦知道離子交換樹脂的活化,賜教!
離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種,凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂,在全名稱前加「大孔」。分類屬酸性的應在名稱前加「陽」,分類屬鹼性的,在名稱前加「陰」。如:大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 (或再分出中強酸和中強鹼性類)。
離子交換樹脂的命名方式:
離子交換產品的型號以三位阿拉伯數字組成,第一位數字代表產品的分類,第二位數字代表骨架的差異,第三位數字為順序號用以區別基因、交聯劑等的差異。第一、第二位數字的意義,見表8-1。
表8-1 樹脂型號中的一、二位數字的意義
代號 0 1 2 3 4 5 6
分類名稱 強酸性 弱酸性 強鹼性 弱鹼性 螫合性 兩性 氧化還原性
骨架名稱 苯乙烯系 丙烯酸系 醋酸系 環氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
大孔樹脂在型號前加「D」,凝膠型樹脂的交聯度值可在型號後用「×」號連接阿拉伯數字表示。如D011×7,表示大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂,其交聯度為7。
離子交換樹脂在國內外都有很多製造廠家和很多品種。國內製造廠有數十家,主要的有上海樹脂有限公司、南開化工廠、晨光化工研究院樹脂廠、江蘇色可賽思樹脂有限公司、等;國外較著名的如美國Rohm & Hass公司生產的Amberlite系列、Success公司生產Ionresin系列、Dow化學公司的Dowex系列、法國Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列,還有Ionac系列、Allassion系列等。樹脂的牌號多數由各製造廠或所在國自行規定。國外一些產品用字母C代表陽離子樹脂(C為cation的第一個字母),A代表陰離子樹脂(A為Anion的第一個字母),如Amberlite的IRC和IRA分別為陽樹脂和陰樹脂,亦分別代表陽樹脂和陰樹脂。我國化工部規定(HG2-884-76),離子交換樹脂的型號由三位阿拉伯數字組成。第一位數字代表產品的分類:0 代表強酸性,1代表弱酸性,2代表強鹼性,3代表弱鹼性,4代表螯合性,5代表兩性,6代表氧化還原。第二位數字代表不同的骨架結構:0代表苯乙烯系,1代表丙烯酸系,2代表酚醛系,3代表環氧系等。第三位數字為順序號,用以區別基體、交聯基等的差異。 此外大孔型樹脂在數字前加字母D。因此,D001是大孔強酸性苯乙烯系樹脂。
⑥ 732陽離子交換樹脂的活化方法
陽離子交換樹脂,可在體內活化活化,
液用量為樹脂體積的2倍,活化液用回濃度為3.0MOL/L的鹽答酸配製,
以1.2-4.0M/H的流速通過樹脂層,
再採用體積為樹脂體積的1-2倍、濃度為2.0-2.5MOL/L的硫酸浸泡3H以上
⑦ 強酸性陽離子交換樹脂的氫型與鈉型有什麼區別么
一、氫型陽離子交換樹脂是什麼?氫型陽離子交換樹脂(有時簡稱「氫型樹脂」)是一種人造有機聚合物產品。最常用的原料是:苯乙烯或丙烯酸(酯),先經過聚合反應生成具有三度空間立體網狀結構的聚合物骨架(樹脂母體),再於骨架上導入不同的「化學活性基」而成。由於它的活性基,如磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等,都含有活性氫離子,可在水中解離出來,用於與其它陽離子進行交換,所以特別在陽離子樹脂名稱之前再冠上「氫型」兩字,以與同一系統的「鈉型」種類有所區別。不過「鈉型」可以利用強酸處理成為「氫型」,「氫型」也可以用「氫氧化鈉」溶液處理成為「鈉型」,即兩型樹脂實際上可以互相轉換。氫型陽離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。和其它離子交換樹脂一般,常被製成顆粒狀,外觀看起來有些像魚卵,粒徑大約在0.3 ~ 1.2 mm之間,但大部分在0.4 ~ 0.6 mm范圍內。化學性質相當安定,摸起來硬而有彈性,機械強度也足夠承受相當壓力,顏色由白色至近乎黑色都有,顏色淺時呈透明狀,深時呈半透明狀,都有光鮮亮麗的樹脂光澤。氫型陽離子交換樹脂最常應用的地方,就是硬水的軟化,即讓硬水流過樹脂層,把硬水中的「硬度離子」,如鈣、鎂等離子吸收在樹脂中,就變成不帶硬度離子的軟水了,這也是陽離子交換樹脂最初被製造的主要目的,但它在工業上應用沒有「鈉型」來的多,因為在軟化過程中,它會直接釋出氫離子,使水質呈酸性,可能會因此腐蝕相關金屬設備。依需要的不同,它也可以應用到水質預處理工藝中,用作軟化水質及降低pH值之用。
二、種類 樹脂主要性質和類別之差異,在於它們的化學活性基種類之不同,因此氫型陽離子交換樹脂可依活性基(一種官能基)種類不同,分成兩種:強酸性陽離子交換樹脂(strong- acid anion exchange resin)和弱酸性陽離子交換樹脂(weak - acid anion exchange resin)。強酸性陽離子交換樹脂系因它的活性氫離子在水中很容易解離而得名,其骨架均為聚苯乙烯系統,主要產品是「磺酸型」強酸性陽離易解離而得名,骨架均為聚丙烯酸系統,主要產品是「羧酸型」弱酸性陽離子交換樹脂,通常顏色較?白色或淡黃色球狀子交換樹脂,通常顏色較深,棕黃色至綜色球狀顆粒,以綜色最常見;反之,弱酸性陽離子交換樹脂則是因它的活性氫離子在水中比較不容顆粒,以淡黃色最常見。如果用化學反應來表示這兩種樹脂的差異性,我們可以描述如下(R代表樹脂母體): 強酸性: R-SO3H → R-SO3- + H+ (H+容易解離,在水中呈強酸性)弱酸性: R-COOH → R-COO- + H+ (H+不易解離,在水中呈弱酸性) 由於強酸性陽離子交換樹脂的解離能力很強,所以在任何酸性或鹼性溶液中均能解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍介於1~14。反之,弱酸性陽離子交換樹脂的解離能力很弱,只能在弱酸性至鹼性溶液中解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍僅介於5~14。
⑧ 離子交換柱的工作原理
離子交換柱的工作原理是通過離子交換樹脂來去除水中的離子態陽離子和陰離子。其基本過程可用以下兩個方程式概括:陽離子交換樹脂(R-H+Na+)與氯化鈉(NaCl)反應為R-Na+H+,陰離子交換樹脂(R-OH+Cl-)則轉變為R-Cl+OH+。合並後,NaCl被樹脂上的H+和OH-取代,生成的只是水(H2O),從而實現去鹽效果。
離子交換柱是一種柱狀壓力容器,內置離子交換樹脂。常見的材料包括耐腐蝕的玻璃、不銹鋼或有機玻璃。根據再生方式,離子交換柱主要分為三種類型:體內再生混床,體外再生混床,和陰樹脂外移再生混床。
- 體外再生混床適合處理小流量且對環保要求高的情況,但因其設備復雜、操作繁瑣,使用較少。
- 體內再生混床和陰樹脂外移再生混床適用於大流量場合,需要專門的操作人員和廢水處理設施。體內再生混床操作簡單,再生過程在混合床內進行,所需附屬設備較少。
- 陰樹脂外移再生混床則類似小型逆流再生固定床,陰樹脂再生柱的構造與混合床相似,但再生柱厚度較小,便於操作。
總結來說,離子交換柱通過樹脂的離子交換作用,有效地去除水中的鹽分,根據不同再生方式,滿足不同規模和需求的水質處理。