1.离子交换树脂的基本类型
(1) 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。
(2) 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)。
(3) 强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
(4) 弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
(5) 离子树脂的转型
以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上,常将这些树脂转变为其他离子型式运行,以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出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)。这种树脂以钠型运行使用后,可用盐水再生(不用强酸)。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用,工作时放出Cl-而吸附交换其他阴离子,它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3-)运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后,就不再具有强酸性及强碱性,但它们仍然有这些树脂的其他典型性能,如离解性强和工作的pH范围宽广等。
2、离子交换树脂基体的组成
离子交换树脂的基体(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类,它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应,形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。
这两类树脂的吸附性能都很好,但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素,脱色容量大,而且吸附物较易洗脱,便于再生,在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质,善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。因此,糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可充分发挥两者的长处。
树脂的交联度,即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数,对树脂的性质有很大影响。通常,交联度高的树脂聚合得比较紧密,坚牢而耐用,密度较高,内部空隙较少,对离子的选择性较强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但在工作时的膨胀性较大,机械强度稍低,比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂,其交联度可较高。
除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外,离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。
3、离子交换树脂的物理结构
离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。
凝胶型树脂的高分子骨架,在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀,在大分子链节间形成很微细的孔隙,通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。
这类树脂较适合用于吸附无机离子,它们的直径较小,一般为0.3~0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质,因后者的尺寸较大,如蛋白质分子直径为5~20nm,不能进入这类树脂的显微孔隙中。
大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂,形成多孔海绵状构造的骨架,内部有大量永久性的微孔,再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore),润湿树脂的孔径达100~500nm,其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件,缩短了离子扩散的路程,还增加了许多链节活性中心,通过分子间的范德华引力(van de Waal's force)产生分子吸附作用,能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质,扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质,例如化工厂废水中的酚类物。
大孔树脂内部的孔隙又多又大,表面积很大,活性中心多,离子扩散速度快,离子交换速度也快很多,约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高,所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点:耐溶胀,不易碎裂,耐氧化,耐磨损,耐热及耐温度变化,以及对有机大分子物质较易吸附和交换,因而抗污染力强,并较容易再生。
4、离子交换树脂的离子交换容量
离子交换树脂进行离子交换反应的性能,表现在它的“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数,meq/g(干)或 meq/mL(湿);当离子为一价时,毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子,前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。
1、总交换容量,表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。
2、工作交换容量,表示树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与树脂种类和总交换容量,以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。
3、再生交换容量,表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。
通常,再生交换容量为总交换容量的50~90%(一般控制70~80%),而工作交换容量为再生交换容量的30~90%(对再生树脂而言),后一比率亦称为树脂的利用率。
在实际使用中,离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量,但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算,在具体设计中,需凭经验数据进行修正,并在实际运行时复核之。
离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小,能自由扩散到树脂体内,与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时,溶液中常含有高分子有机物,它们的尺寸较大,难以进入树脂的显微孔中,因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
5、离子交换树脂的吸附选择性
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力,对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律,但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下:
(1) 对阳离子的吸附
高价离子通常被优先吸附,而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中,直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下:
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
(2) 对阴离子的吸附
强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为:
SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:
OH-> 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
(3) 对有色物的吸附
糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂,它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强,而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电,而焦糖的电荷很弱。
通常,交联度高的树脂对离子的选择性较强,大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大,在浓溶液中较小。
6、离子交换树脂的物理性质
离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。
(1) 树脂颗粒尺寸
离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒,它的尺寸也很重要。树脂颗粒较细者,反应速度较大,但细颗粒对液体通过的阻力较大,需要较高的工作压力;特别是浓糖液粘度高,这种影响更显著。因此,树脂颗粒的大小应选择适当。如果树脂粒径在0.2mm(约为70目)以下,会明显增大流体通过的阻力,降低流量和生产能力。
树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法,将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分,累计其在20、30、40、50……目筛网上的留存量,以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径,称为树脂的“有效粒径”。多数通用的树脂产品的有效粒径在0.4~0.6mm之间。
树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子,相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。如一种树脂(IR-120)的有效粒径为0.4~0.6mm,它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为:18.3%、41.1%、及31.3%,则计算得均匀系数为2.0。
(2) 树脂的密度
树脂在干燥时的密度称为真密度。湿树脂每单位体积(连颗粒间空隙)的重量称为视密度。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。通常,交联度高的树脂的密度较高,强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性者,而大孔型树脂的密度则较低。例如,苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1.26g/mL,视密度为0.85g/mL;而丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL,视密度为0.75g/mL。
(3) 树脂的溶解性
离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质,及树脂分解生成的物质,会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂,溶解倾向较大。
(4) 膨胀度
离子交换树脂含有大量亲水基团,与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时,如阳离子树脂由H+转为Na+,阴树脂由Cl-转为OH-,都因离子直径增大而发生膨胀,增大树脂的体积。通常,交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时,必须考虑树脂的膨胀度,以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。
(5) 耐用性
树脂颗粒使用时有转移、磨擦、膨胀和收缩等变化,长期使用后会有少量损耗和破碎,故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。通常,交联度低的树脂较易碎裂,但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂,具有较高的交联度者,结构稳定,能耐反复再生。
7、离子交换树脂的品种
离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家,主要的有上海树脂厂、南开大学化工厂、晨光化工研究院树脂厂、南京树脂厂等;国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列,还有Ionac系列、Allassion系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母),A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母),如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂,亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定(HG2-884-76),离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类:0 代表强酸性,1代表弱酸性,2代表强碱性,3代表弱碱性,4代表螯合性,5代表两性,6代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构:0代表苯乙烯系,1代表丙烯酸系,2代表酚醛系,3代表环氧系等。第三位数字为顺序号,用以区别基体、交联基等的差异。此外大孔型树脂在数字前加字母D。因此,D001是大孔强酸性苯乙烯系树脂。
⑵ 请问离子交换的作用是什么啊
您问的太笼统了啊。
(1)按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同,离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
(2)按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同,离子交换树脂可分为两大类:凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂,称为阳离子交换树脂,阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子;凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂,称为阴离子交换树脂,阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样,根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂;可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。表1中归纳了离子交换树脂的类别。
表1 离子交换树脂的类别
树脂名称
交换基团
酸碱性
化学式
名称
阳离子交换树脂
—SO3-H+
磺酸基
强酸性
—COO-H+
羧酸基
弱酸性
阴离子交换树脂
—N+OH-
季铵基
强碱性
—NH+OH-
—NH2+OH-
—NH3+OH-
叔胺基
仲胺基
伯胺基
弱碱性
此外,还可以根据交换基团中反离子的不同,将离子交换树脂冠以相应的名称,例如:氢型阳树脂、钠型阳树脂、氢氧型阴树脂、氯型阴树脂等。离子交换树脂由钠型转变为氢型或由氯型转变为氢氧型称为树脂的转型。
(3)按离子交换树脂的微孔型态分类
由于制造工艺的不同,离子交换树脂内部形成不同的孔型结构。常见的产品有凝胶型树脂和大孔型树脂。
a)凝胶型树脂。这种树脂是均相高分子凝胶结构,所以统称凝胶型离子交换树脂。在它所形成的球体内部,由单体聚合成的链状大分子在交联剂的链接下,组成了空间结构。这种结构像排布错乱的蜂巢,存在着纵横交错的“巷道”,离子交换基团就分布在巷道的各个部位。由巷道所构成的空隙,并非我们想象的毛细孔,而是化学结构中的空隙,所以称为化学孔或凝胶孔。其孔径的大小与树脂的交联度和膨胀程度有关,交联度越大,孔径就越小。当树脂处于水合状态时,水分子链舒伸,链间距离增大,凝胶孔就扩大;树脂干燥失水时,凝胶孔就缩小。反离子的性质、溶液的浓度及pH值的变化都会引起凝胶孔径的改变。
凝胶孔的特点是孔径极小,平均孔径约1~2nm,而且大小不一,形状不规则。它只能通过直径很小的离子,直径较大的分子通过时,则容易堵塞孔道而影响树脂的交换能力。凝胶型树脂的缺点是抗氧化性和机械强度较差,特别是阴树脂易受有机物的污染。
b)大孔型树脂。这种树脂在制造过程中,由于加入了致孔剂,因而形成大量的毛细孔道,所以称为大孔树脂。在大孔树脂的球体中,高分子的凝胶骨架被毛细孔道分割成非均相凝胶结构,它同时存在着凝胶孔和毛细孔。其中毛细孔的体积一般为0.5mL(孔)/g(树脂)左右,孔径在20~200nm以上,比表面积从几m2/g到几百m2/g。由于这样的结构,大孔型树脂可以使直径较大的分子通行无阻,所以用它去除水中高分子有机物具有良好的效果。
大孔型树脂由于孔隙占据一定的空间,骨架的实体部分就相对减少,离子交换基团含量也相应减少,所以交换能力比凝胶型树脂低。大孔型树脂的吸附能力强,与交换的离子结合较牢固,不容易充分恢复其交换能力。但大孔树脂的抗氧化性能比较好,因为它的交联度较大,大分子不易降解。再者,大孔树脂具有较好的抗有机物污染性能,因为被树脂截留的有机物,易于在再生操作中,从树脂的孔眼中清除出去。
离子交换原理
应用离子交换树脂进行水处理时,离子交换树脂可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号电荷的离子相互交换而达到净化水的目的。
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时,发生如下反应:
2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+
RH + Na+ RNa + H+
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时,其反应为:
ROH + Cl- RCl + OH-
2ROH + SO42- R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子(Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等)分别被吸着在树脂上,树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型,而树脂上的H+、OH-则进入水中,相互结合成为水,从而除去水中的杂质离子,制得纯水。
H+ + OH- H2O
离子交换树脂的离子与水中的离子之间所以能进行交换,是在于离子交换树脂有可交换的活动离子。而且因为离子交换树脂是多孔的,即在树脂颗粒中存在着许多水能渗入其内的微小网孔,这样使树脂和水有很大的接触面,不仅能在树脂颗粒的外表面进行交换,而且在与水接触的网孔内也可以进行这一交换。
如前所述,合成的离子交换树脂是一种带有交联剂的高分子化合物,有许多水能渗入的网孔,交换剂的内部是一个立体的网状结构作为骨架,这些网组成了无数的四通八达的孔隙,孔隙里面充满了水。在孔隙的一定部位上有一个可以自由活动的交换离子。当离子交换树脂和水溶液接触时,水溶液即通过这些网状结构的孔渗入其内,离子交换树脂进行离解,结果是一定数量的离子(H型离子交换树脂为氢离子,OH型离子交换树脂为氢氧根离子)进入围绕离子交换树脂颗粒四周的水溶液中,形成离子雾。
离子交换树脂与水溶液中离子的交换过程,实际上就是离子雾中的离子与水溶液中的离子的相互交换过程,其机理可以用双电层理论进行解释。
这种理论是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质,即在离子交换树脂的高分子表面上有和胶体表面相似的双电层。也就是说,在离子交换树脂的高分子表面有两层离子,紧挨着高分子表面的一层离子(如强酸性阳树脂中的—SO3-),称为内层离子,在其外面的是一层符号相反的离子层(如强酸性阳树脂中的H+)。和内层离子符号相同的离子称为同离子,符号相反的称为反离子。
根据胶体结构的概念,双电层中的离子按其活动性的大小,可划分为吸附层和扩散层。那些活动性较差,紧紧地被吸附在高分子表面的离子层,称为吸附层,它包括内层离子和部分反离子;在吸附层外侧,那些活动性较大,向溶液中逐渐扩散的离子,称为扩散层。
内层离子依靠化学键结合在高分子的骨架上,吸附层中的反离子依靠异电荷的吸引力被固定着。而在扩散层中的反离子,由于受到异电荷的吸引力较小,热运动比较显著,所以这些反离子有向水溶液中渐渐扩散的现象。
当离子交换树脂遇到含有电解质的水溶液时,电解质对其双电层有以下的作用:
(1)交换作用
扩散层中的离子与胶核距离大,受胶核电荷吸引力小,在溶液中活动较自由,离子交换作用主要是由扩散层中的反离子和溶液中其它离子互换位置所致。
在H型阳离子交换树脂与溶液中Na+的交换中,树脂内部网孔间的水中有很多从树脂上离解下来的H+,形成了很大的H+浓度,但在流动的水中H+浓度却很小;相反在流动的水中,Na+浓度很大,而树脂内部网孔水溶液中原来没有Na+。浓度大的地方的离子要向浓度小的地方运动,这就是扩散。所以水溶液中的Na+要扩散到树脂颗粒内部去,而H+要从树脂颗粒内部扩散到水溶液中去。这就是离子交换的过程。
上述的交换过程并不局限于扩散层。溶液中也有一些反离子先交换至扩散层,然后再与吸附层中的反离子互换位置;吸附层中的反离子,也会先与扩散层的反离子互换位置后,再完成上述的交换过程。
(2)压缩作用
当水溶液中盐类浓度增大时,可以使扩散层受到压缩,从而使原来处于扩散层中的部分反离子变成吸附层中的反离子,以及使扩散层的活动范围变小。这使扩散层中的反离子活性减弱,不利于进行离子交换。这也可以说明为什么当再生溶液的浓度太大时,不仅不能提高再生效果,有时反使效果降低。
上述将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质,用扩散理论对其交换过程进行解释,适合与水处理工艺的离子交换过程。但关于离子交换过程的机理,有多种说法,现尚还不能统一。
⑶ 离子交换树脂的介绍
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性版的高分子化合物。通权常是球形颗粒物。rightleder
离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种,凡具有物理孔结构的称大孔型树脂,在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”,分类属碱性的,在名称前加“阴”。如:大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
⑷ 什么叫离子交换树脂
什么是离子交换树脂?
离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
离子交换树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强,更有弹性的结构和更大的容量(按体积计)。虽然大多数IX树脂的化学组成是聚苯乙烯,但某些类型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予离子交换树脂其分离能力,并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括:
1.强酸阳离子交换树脂
由聚苯乙烯基质和磺酸盐(SO 3 -)官能团组成,其中带有钠离子(Na 2+)用于软化应用,或氢离子(H +)用于脱矿质
2.弱酸阳离子交换树脂
树脂由丙烯酸聚合物组成,该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子(H +)的高亲和力,弱酸阳离子交换树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
3.强碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成,以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子交换树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型强碱阴离子交换树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。
4.弱碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成,然后用二甲胺胺化。弱碱阴离子交换树脂
的独特之处在于它们不具有可交换的离子,因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。
5.螯合树脂
螯合树脂是最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下,树脂基质由聚苯乙烯组成,尽管多种物质用于官能团,包括硫醇,三乙基铵和氨基膦等。
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⑸ 软化水设备中离子交换树脂的分类及再生方法
①离子交换树脂根来据其自基体的种类可分为:苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中的化学活
性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类,
它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两
类,阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类 (或再分出中qiang酸和中qiang碱性类)。②
离子交换树脂的再生方法再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用,并适当地选择价格较
低的酸、碱或盐。1、大孔吸附树脂简单再生的方法是用不同浓度的溶剂按极性从大到小剃
度洗脱,再用2~3BV的稀酸、稀碱溶…
⑹ 简述离子交换树脂的结构组成按活性基团不同可分为哪几大类
离子交换树脂的分类
(1)按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同,离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
(2)按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同,离子交换树脂可分为两大类:凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂,称为阳离子交换树脂,阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子;凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂,称为阴离子交换树脂,阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样,根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂;可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。
⑺ 离子交换树脂命名方式
离子交换树脂的命名方式是通过三位阿拉伯数字来表示的。第一位数字表示产品的分类,第二位表示骨架的差异,第三位数字用作顺序号以区分基因、交联剂等的差异。其中,第一、第二位表示湿离子交换树脂数字的意义,具体见表8-1。
表8-1中,树脂型号的一、二位数字代表不同的分类和骨架。例如,0代表强酸性,1代表弱酸性,2代表强碱性,3代表弱碱性,4代表螯合性,5代表两性,6代表氧化还原性。骨架名称方面,0代表苯乙烯系,1代表丙烯酸系,2代表醋酸系,3代表环氧系,4代表乙烯吡啶系,5代表脲醛系,6代表氯乙烯系。
此外,对于大孔树脂,在型号前会添加"D"以表示大孔特性。凝胶型树脂的交联度值可以在型号后用"×"号连接阿拉伯数字来表示,如"D011×7"表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂,其交联度为7。
值得注意的是,国外一些产品使用字母表示树脂类型,C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母),A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)。例如,Amberlite的IRC和IRA分别代表阳树脂和阴树脂,同时也表示阳树脂和阴树脂。
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。
⑻ 离子交换树脂的结构有什么特点
离子交换树脂是带有可交换离子功能基团的具有三维网孔结构的高分子聚合物,其能够与溶液中相应的阳离子或阴离子发生交换作用,达到吸附去除或富集提取的目的。
离子交换树脂的结构由三部分组成:不溶性的三维空间网状高分子骨架、连接在高分子骨架上的功能基团以及功能基团上所带的可交换离子。
离子交换树脂按照组成其分子骨架的物质不同,分为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系等;按照其可交换的离子性质分类,可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,而阳离子交换树脂又可分为强酸阳离子交换树脂与弱酸阳离子交换树脂,阴离子交换树脂又可分为强碱阴离子交换树脂与弱碱阴离子交换树脂;按照其内部孔道结构的不同,可分为大孔型离子交换树脂与凝胶型离子交换树脂。
(1)强酸阳离子交换树脂
强酸阳离子交换树脂分子骨架上带有强酸性基团(如磺酸基-SO3H),在溶液中,强酸基团易离解出H+,故呈强酸性;而强酸功能基团上的负电基团(如-SO3—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。强酸阳离子交换树脂因其强酸功能基团解离能力强,因此,在酸性或碱性溶液中功能基团均能发生解离并产生离子交换作用。
(2)弱酸阳离子交换树脂
弱酸阳离子交换树脂分子骨架上带有弱酸性基团(如羧酸基-COOH),在溶液中,弱酸基团同样可以解离出H+而呈酸性;而弱酸功能基团上的负电基团(如-COO—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。但是因为弱酸阳离子交换树脂所带功能基团为弱酸基团,解离性较弱,低pH环境下不利于弱酸基团的解离,因此,弱酸阳离子交换树脂适合在碱性、中性或弱酸性溶液中(如pH:5~14)使用。
(3)强碱阴离子交换树脂
强碱阴离子交换树脂分子骨架上带有强碱性基团(如季胺基-NR3OH),强碱基团能在溶液中离解出OH—而呈强碱性;而强碱基团上的正电基团(如-NR3+),能吸附结合溶液中的其他阴离子,使树脂功能基团上解离的OH—与溶液中的其他阴离子发生交换作用。强碱阴离子交换树脂所带强碱基团具有很强的解离性能,在不同pH环境下均能正常使用。
(4)弱碱阴离子交换树脂
弱碱阴离子交换树脂分子骨架上带有弱碱基团(如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR、叔胺基-NR2),弱碱基团在溶液中也能解离出OH—而呈弱碱性;弱碱基团上的正电基团能吸附结合溶液中的其他阴离子,从而产生阴离子交换作用。因为弱碱阴离子交换树脂所带弱碱基团的解离性较弱,因此,其适合在中性或酸性条件下(如pH:1~9)下使用。