超纯水机
的
离子交换
是一种特殊的固体吸附过程,它是由
离子交换剂
的
电解质回溶液
中进答行的。一般的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质,即
离子交换树脂
。它能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子,而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地换出来,并释放到溶液中去,这就是所谓的离子交换
B. 离子交换树脂的选择原则是什么
离子交换树脂的吸附交换原理:
离子交换树脂本身的离子一般是低价离子,所以离子交换树脂在与水接触时,根据树脂的吸附选择性,会将水中的高价离子吸附,将低价离子释放,而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合,成为无害的物质,而在实际使用的过程中,经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用,比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用,从而达到软化水的目的。
离子交换树脂的吸附顺序:
1.离子交换树脂对阳离子的吸附顺序:
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
2.强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:
SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
3.弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:
OH- > 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
详情点击:离子交换树脂的选择性
C. 漂莱特树脂的原理
通过离子交换技术,使水的硬度小于50 mg/L(CaCO3)离子交换是一种特殊的动态吸附过程,一般是由不溶于水的离子交换剂在电解质溶液中进行,这种离子交换剂即为离子交换树脂。目前离子交换装置有一半以上用于水处理脱盐,而水处理脱盐的主要是强酸性氢型阳离子交换树脂和强碱性氢氧型阴离子交换树脂。当氢型阳离子交换树脂与水接触,发生离子交换反应,水中各种阳离子被吸附在树脂上,而阳树脂上结合的氢离子则被交换下来,此时水中只含有氢离子一种阳离子。当氢氧型阴树脂与水接触发生离子交换反应后,水中各种阴离子被吸附,则水中只含有一种氢氧根离子。当经过这种氢氧型阳树脂的水再经过氢氧型阴树脂后,则水中仅含有两种阴阳离子(氢离子和氢氧根离子)就会结合成为水,也就完成了水的脱盐处理过程。
D. 阳离子交换树脂的工作原理是怎么样的
阳离子交换树脂吸附交换原理
强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
其实阳离子交换树脂在我们实际使用过程中,一般都是将树脂变味其他离子形式进行运行,以满足各种场景使用需求。例如经常会将强酸性的阳离子交换树脂和NaCl一起转变为钠型的树脂后再投入使用,当树脂置换过程中就会放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,除去这些离子。反应时没有放出H+,可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。
而且这类树脂以钠型状态运行使用后,可直接用盐水对树脂进行再生(不用强酸)。
E. 离子交换原理
离子交换的基本原理 离子交换的选择性定义为离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一,有些离子易被交换树脂吸附,但吸着后要把它置换下来就比较困难;而另一些离子很难被吸着,但被置换下来却比较容易,这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说,离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子,则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中,原子序数较大的离子其水合半径较小,阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂来说,它对一些离子的选择性顺序为:H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 离子交换反应是可逆反应,但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的,而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。以D113型离子交换树脂制备硫酸钙晶须为例说明: D113丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂是一种大孔型离子交换树脂,其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道,孔道里面充满了水分子,在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当硫酸锌溶液中的Zn2+,S042-扩散到树脂的孔道中时,由于该树脂对Zn2+选择性强于对Ca2+的选择性,,所以Zn2+就与树脂孔道中的交换基团Ca2+发生快速的交换反应,被交换下来的Ca2+遇到扩散进入孔道的S042-发生沉淀反应,生成硫酸钙沉淀。其过程大致为:
(1)边界水膜内的扩散 水中的Zn2+,S042-离子向树脂颗粒表面迁移,并扩散通过树脂表面的边界水膜层,到达树脂表面; (2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散) Zn2+,S042-离子进入树脂颗粒内部的交联网孔,并进行扩散,到达交换点;
(3)离子交换 Zn2+与树脂基团上的可交换的Ca2+进行交换反应;
(4)交联网孔内的扩散 被交换下来的Ca2+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散;部分交换下来的Ca2+在扩散过程中遇到由外部扩散进入孔径的S042-发生沉淀反应,生成CaS04沉淀;
(5)边界水膜内的扩散 没有发生沉淀反应的部分Ca2+扩散通过树脂颗粒表面的边界水膜层,并进入水溶液中。 此外,由于离子交换以及沉淀反应的速度很快,硫酸钙沉淀基本在树脂的孔道里生成,因此树脂的孔道就限制了沉淀的生长及形貌,对其具有一定的规整作用。通过调整搅拌速度、反应温度等外界条件,可以使树脂颗粒及其内部孔道发生相应的变化,这样当沉淀在树脂孔道中生成后,就得到了不同尺寸和形貌的硫酸钙沉淀。
F. 离子交换树脂的原理
离子交换树脂是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性内基团所构成的容不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离,分成二部分:(1)固定部分,仍与骨架牢固结合,不能自由移动,构成固定离子;(2)活动部分,能在一定空间内自由移动,并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应,称为可交换离子或反离子。以强酸性阳离子交换树脂为例,可写成R-SO3-H+,其中R代表树脂母体即网状结构部分,-SO3- 代表活性基团的固定离子,H+为活性基团的可交换离子。有时更简单地写成R-H+。离子交换通过不溶性的电解质(树脂)与溶液中的另一种电解质进行化学反应。这一反应可以是中和反应、中性盐分解或复分解反应。譬如中和反应:
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用这个反应可以去除水的碱度。
G. 阴离子交换树脂作用的作用有哪些
什么是离子交换树脂:
离子交换树脂作用环境中的水溶液中,含有的金属阳离子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,在水中易生成H+离子)上的H+ 进行离子交换,使得溶液中的阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中,(即为阳离子交换树脂原理)。
水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团,在水中易生成OH-离子)上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-交换到水中,(即为阴离子交换树脂原理)。而H+与OH-相结合生成水,从而达到脱盐的目的。
离子交换树脂的作用:
用于水中的各种阴阳离子的去除。
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精造、生物制品等工业装置上。
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。
目前,许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
H. 离子交换树脂净水原理
离子交换树脂算起来不算净水,它们主要用于水的高级净化,也就是去除特定离子。离子交换树脂一般是高分子盐类,强碱弱酸盐,或者强酸弱碱盐,比如常用去除硬度的001×7强酸性阳离子树脂,就是末端是钠离子,水经过时候钠离子交换掉水里的钙离子,降低水的硬度。当离子饱和无法继续降硬的时候,需要用饱和食盐水进行树脂再生,也就是用钠离子换掉树脂上的钙离子。其他树脂工作方法类似,当然也有一次性树脂。
I. 离子交换树脂是离子交换还是吸附
离子交换树脂是先吸附水中的离子,然后再释放树脂本身的离子,既是吸附,也是离子版交换。
一般权树脂内部的离子都是低价离子,而水中所含有的离子一般是高价离子,就是利用了离子交换树脂对离子的吸附选择性,当水通过阳树脂时,水中的阳离子就会被树脂吸附,树脂内的低价阳离子就会被释放到水中,并与水中的阴离子组成无机酸,当无机酸通过阴树脂时,阴离子会被树脂吸附,释放低价阴离子,从而得到纯净水。