含水率:是指樹脂孔隙間所含的水份,一般在40%~69%之間。
交聯度:是指樹脂在合成時,交聯劑的版用量,一般在7%~10%之間。權(如:二乙烯苯)
關系:交聯度低,含水率高;交聯度高,含水率低。
原因:交聯度的高低與樹脂孔隙率成反比,可理解為接觸面積大,孔隙就少。而孔隙率就直接和含水量成正比,因為水份都是在孔隙之中。所以,交聯度與含水率是反比關系。
『貳』 如何提高離子交換樹脂的交聯度
苯乙烯和二乙烯苯聚合反應生成樹脂中間體,俗稱樹脂白球。苯乙烯為骨架回,二乙烯苯則為交聯答劑,交聯劑的含量多少直接會影響樹脂成品的機械強度,交聯度越高說明樹脂的機械強度就越高。就拿常規的001x7陽離子交換樹脂來說吧,它的交聯劑含量就是7%二乙烯苯。提高交聯劑的含量同時成品的其它指標也會有一定的變化,如:結構水含量,體積交換量,質量交換量,濕視密度,都會有一定的變化。
『叄』 離子交換樹脂的結構是什麼樣的什麼是樹脂的交聯度
高分子骨架是由化學單體和交聯體共聚而成。例如常用的聚苯乙烯樹脂回其化學單體為苯答乙烯,交聯劑則為二乙烯苯,共聚後生成球形小顆粒,再將離子交換基團引入。樹脂中引入的離子交換基團不同,其能交換的離子種類也不同。例如當引入磺酸基(-SO3H)時為強酸陽離子交換樹脂,引入羧酸基(-COOH)時為弱酸陽離子交換樹脂,如引入胺基[N(CH3)3OH]時則生成強鹼陰離子交換樹脂,引入亞胺基[N(CH3OH)2]時則生成弱鹼陰離子交換樹脂。
在樹脂中交聯劑的含量會決定樹脂結構的緊密程度,樹脂中含交聯劑的重量%稱為樹脂的交聯度。交聯度愈大,則樹脂網孔愈緊,其含水量小,濕視密度愈大,工交容量愈高,機械強度愈好。
『肆』 離子交換樹脂的交換原理
離子交換樹脂的內部結構,由三部分組成,分別是:
1、高分子骨。
由交聯的高分子聚合物組成;
2、離子交換基團。
它連在高分子骨架上,帶有可交換的離子(稱為反離子)的離子型官能團或帶有極性的非離子型官能團;
3、孔。
它是在干態和濕態的離子交換樹脂中都存在的高分子結構中的孔(凝膠孔)和高分子結構之間的孔(毛細孔)。
在交聯結構的高分子基體(骨架)上,以化學鍵結合著許多交換基團。這些交換基團也是由兩部分組成:固定部分和活動部分。
交換基團中的固定部分被束縛在高分子的基體上,不能自由移動,所以稱為固定離子;交換基團的活動部分則是與固定離子以離子鍵結合的符號相反的離子,稱為反離子或可交換離子。反離子在溶液中可以離解成自由移動的離子,在一定條件下,它能與符號相同的其他反離子發生交換反應。
1、離子交換的選擇性定義:
離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一,有些離子易被交換樹脂吸附,但吸著後要置換下來就比較困難;而另一些離子很難被吸著,但被置換下來卻比較容易,這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。
離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說,離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子,則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中,原子序數較大的離子其水合半徑較小,陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於強酸性陽離子交換樹脂來說,它對一些離子的選擇性順序為:Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。離子交換反應是可逆反應,但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的,而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。
2、以001×7強酸陽離子交換樹脂為例說明:
001×7強酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂,其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道,孔道裡面充滿了水分子,在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當原水當中的Ca2+,Mg2+等陽離子-擴散到樹脂的孔道中時,由於該樹脂對Ca2+,Mg2+等陽離子選擇性強於對H+的選擇性,所以H+就與進入樹脂孔道中的Ca2+,Mg2+等陽離子發生快速的交換反應,Ca2+,Mg2+等陽離子被固定到樹脂交換基團上面,被交換下來的H+向樹脂的孔道中-擴散,最終擴散到水中。
(1)邊界水膜內的擴散
水中的Ca2+,Mg2+等陽離子向樹脂顆粒表面遷移,並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層,到達樹脂表面;
(2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散)
Ca2+,Mg2+等陽離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔,並進行擴散,到達交換點;
(03)離子交換
Ca2+,Mg2+等陽離子與樹脂基團上的可交換的H+進行交換反應;
(4)交聯網孔內的擴散
被交換下來的H+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散。
(5)邊界水膜內的擴散
最終擴散到水中。
鑒於離子交換樹脂反應的可逆性,反應後的樹脂通過處理,重新轉化為原來的離子交換樹脂,這樣又可以進入下一循環,其循環次數視所用樹脂類型不同而定。
『伍』 什麼叫離子交換樹脂的選擇性與什麼因素有關
什麼是離子交來換源樹脂的選擇性?
離子交換樹脂的選擇性是指離子交換樹脂能吸附的金屬離子,污水中有很多金屬離子而離子交樹脂不可能可以把所有的金屬離子都吸咐干凈的,有一些金屬離子樹脂對它的吸附能力是比較弱的而有一些則比較強,也就是說離子交換樹脂只能針對性的吸附某一些金屬離子,這就是離子交換樹脂的選擇性。
離子交換樹脂的選擇性怎樣?
離子交換反應和其他化學反應一樣,完全服從質量作用定律。離子交換親和力,也就是離子交換樹脂對水中金屬離子的吸附能力。離子交換樹脂對離子的吸附能力與離子半徑大小和離子所帶的電荷數有關。離子交換樹脂的吸附能力與金屬離子的電荷數、價態和金屬離子的半徑成正比。
離子交換樹脂的選擇性:
經過實驗證明,低濃度、常溫下,離子交換樹脂對不同離子的吸附能力順序有下列規律。
陽離子交換樹脂對金屬離子的吸附順序是:
Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。
強鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序是:
SO42->NO3->CI->HCO3->OH-。
弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序是:
OH->檸檬酸根3->SO42->酒石酸根2->草酸根2->PO43->NO2->Cl->醋酸根-
>HCO3-。
『陸』 離子交換樹脂的選擇原則是什麼
離子交換樹脂的吸附交換原理:
離子交換樹脂本身的離子一般是低價離子,所以離子交換樹脂在與水接觸時,根據樹脂的吸附選擇性,會將水中的高價離子吸附,將低價離子釋放,而這些被釋放的低價離子會與水中的其他離子結合,成為無害的物質,而在實際使用的過程中,經常都是將樹脂轉化為其他的離子形式進行使用,比如一般陽離子交換樹脂會轉化為鈉型樹脂再進行使用,從而達到軟化水的目的。
離子交換樹脂的吸附順序:
1.離子交換樹脂對陽離子的吸附順序:
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
2.強鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序:
SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
3.弱鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序:
OH- > 檸檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
詳情點擊:離子交換樹脂的選擇性
『柒』 離子交換樹脂和吸附樹脂為什麼必須是交聯結構
離子交換樹脂的交聯度是什麼?
離子交換樹脂中含交聯劑的重量稱為離子交換樹脂的交聯度,一般以百分比表示。交聯度是骨架結構的重要因素,離子交換樹脂的交聯度越高,樹脂的孔徑越緊,選擇性較強,含水量越少,交換容量越高,機械強度越好。交聯度越低,吸水量就越大,交換速度快,一般樹脂的交聯度在4-14%之間,交聯度為7%左右的性能是比較理想的。
樹脂交聯度與哪些性能相關?
1.樹脂的交聯度與樹脂的再生:
一般情況下,交聯度低的樹脂,再生比較容易,且再生的時間要短一些,相反交聯度越高的樹脂,再生比較困難,且再生反應時間較長,一般來說強酸性樹脂和強鹼性樹脂再生比較困難,而弱酸性或弱鹼性樹脂再生比較容易,凝膠型樹脂再生反應時間比較長,而大孔型樹脂反應時間較短。
2.樹脂的交聯度與樹脂的密度:
樹脂的交聯度與密度息息相關,一般情況下,交聯度越高的樹脂,密度就越高,而強酸性或強鹼性樹脂的密度高於弱酸或弱鹼性樹脂,大孔型樹脂的密度要比凝膠型樹脂較低一些。
3.樹脂的交聯度與樹脂的選擇性:
一般情況下,交聯度高的樹脂對離子的選擇性更強一些,大孔型樹脂的選擇性要小於凝膠型樹脂,這種選擇性在稀溶液中較大,在濃溶液中較小。
4.樹脂的交聯度與樹脂的耐用性:
交聯度低的樹脂較易碎裂,但樹脂的耐用性更主要地決定於交聯結構的均勻程度及其強度。如大孔樹脂,具有較高的交聯度者,結構穩定,能耐反復再生。
5.樹脂的交聯度與高分子骨架:
樹脂的骨架就是由化學單體和交聯劑組成的,比如說比較經常使用的聚苯乙烯樹脂,其化學單位是苯乙烯,交聯劑為二乙烯苯,共聚後生成球形小顆粒,再將離子交換基團引入。樹脂中引入的離子交換基團不同,其能交換的離子種類也不同。例如:
1.引入磺酸基(-SO3H)時為強酸陽離子交換樹脂
2.引入羧酸基(-COOH)時為弱酸陽離子交換樹脂
3.引入胺基[N(CH3)3OH]時則生成強鹼陰離子交換樹脂
4.引入亞胺基[N(CH3OH)2]時則生成弱鹼陰離子交換樹脂。
『捌』 離子交換色譜的原理以及陰陽離子交換樹脂的特性
離子交換樹脂的結構:
離子交換樹脂主要由高分子骨架和活性基團兩部分組成,高分子骨架是惰性的網狀結構骨架,是不溶於酸或鹼的高分子物質,常用的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到樹脂的骨架。
而活性基團不能自由移動的官能團離子和可以自由移動的可交換離子兩部分組成,可交換離子能夠決定樹脂所吸附的離子,比如可交換離子為H型陽離子交換樹脂,那麼這個樹脂能夠吸附的離子,就是H型陽離子,而官能團離子能夠決定樹脂的「酸"、「鹼"性和交換能力的強弱,比如官能團離子是強酸性離子,那麼樹脂就是強酸性離子交換樹脂。
離子交換樹脂的內部結構:
1.凝膠型樹脂是由純單體混合物經縮合或聚合而成的,結構為微孔狀,合成的工藝比較簡單,孔徑大概在1-2nm左右,凝膠型樹脂的操作容量高,產水量高,物理強度好,且再生效率高,被廣泛應用在食品飲料加工,超純水制備,飲用水過濾,硬水軟化,製糖業,制葯等領域。
2.大孔型樹脂的孔徑一般在10nm左右,在樹脂中孔徑是比較大的,所以被稱為大孔型樹脂,且孔徑不會隨著周圍的環境而變化,能夠彌補凝膠型樹脂不能在非水系統中使用的缺點,吸附能力非常強大,不易碎裂,耐氧化好,操作容量高,能夠應用在醫葯領域、除重金屬污染、葯品純化、水處理中除去碳酸硬度、冷凝水精處理等領域。
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『玖』 如何選擇離子交換樹脂
在選擇離子交換樹脂的時候需要注意以下問題
顆粒尺寸:
樹脂一般是顆粒狀的固體,離子交換樹脂顆粒的尺寸是非常重要的一個因素,樹脂顆粒太大,反應速度就比較慢一些,樹脂顆粒小,反應的速度就快一些,但是樹脂的顆粒太小,液體通過時的阻力就會增大,所以一般樹脂的尺寸都是經過嚴格的篩選之後,才能夠確定,一般樹脂的顆粒尺寸在0.4-06mm左右。
交聯度:
樹脂中含交聯劑的重量稱為離子交換樹脂的交聯度,一般以百分比表示。樹脂的交聯度與樹脂的再生、密度、選擇性、耐用性都是息息相關的,交聯度越高,樹脂的再生就比較困難、密度就越高、選擇性更強、耐用性也好一些,交聯度越低則相反。一般樹脂的交聯度在4-14%之間,交聯度為7%左右的性能是比較理想的。
耐熱性:
樹脂無論是儲存還是使用,都需要考慮到溫度的問題,不同的樹脂因為使用的材質不同,具有不同的耐溫性,一般超純水設備樹脂可耐100℃或更高些的溫度,而H型應在100~120℃下使用。苯乙烯系陰樹脂、強鹼性陰離子交換樹脂的使用溫度不超過50~60℃,弱鹼性陰離子交換樹脂可在80℃下使用,丙烯酸系強鹼性陰樹脂的使用溫度應低於38℃。
交換容量:
離子交換樹脂的交換容量,簡單來說就是樹脂能夠交換多少離子,一般單位是meq/g(干樹脂)或 meq/mL(濕樹脂),交換容量可以分為三種,分別是「總交換容量」、「工作交換容量」和「再生交換容量」
價格:
進口離子交換樹脂的價格要比國產樹脂要高一些,除了製造成本以外,價格裡面還包含了進出口關稅、運費等因素,所以在價格上要比國內的樹脂高一些,而且市場也會對樹脂的價格造成影響,例如之前的中美貿易戰,就會對美國進口的樹脂有一定的影響,價格會有一定上調。