離子交換膜與離子交換樹脂
離子交換膜又稱「離子交換樹脂膜」或「離子選擇透過膜」。這是因為離子交換膜與用於水處理領域的粒狀離子交換膜樹脂,具有基本相同的結構,而且早期的離子交換膜就是使用離子交換樹脂,通過加入粘合劑混煉拉片,然後加網熱壓成為膜狀物的,所以,有「離子交換樹脂漠」之稱。
但是,離子交換膜和離子交換樹脂之間,除形狀之差而外,還有著根本不同的作用原理:離子交換樹脂是通過離子的吸附、葯品溶離和再生的離子交換機能進行脫鹽,但離子交換膜不是通過離子交換的機能,而是以選擇透過為其主要機理,將離子作為一種選擇性通過的媒介物。
此外,在應用方法上也不相同,例如,離子交換樹脂的使用過程包含著處理、交換、再生等步驟,而離子交換膜在應用過程中,可以連續作用,不必再生。由此看來,與其稱為離子交換膜,不如稱為「離子選擇透過膜」更為確切。不過,根據長期的習慣,人們還是沿稱「離子交換膜」。
離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。
而離子交換樹脂就屬於非均相膜
①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜,然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜內聚合成高分子,再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。
②非均相膜。用粒度為200400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。
㈡ 離子交換樹脂的工藝特性
離子交換樹脂特性
樹脂顆粒較細者,反應速度較大,但細顆粒對液體通過的阻力較大,需要較高的工作壓力。這就是離子交換樹脂。
離子交換樹脂根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂,及根據樹脂的物理結構分為凝膠型和大孔型。
離子交換樹脂的品種很多,因化學組成和結構不同而具有不同的功能和特性,適應於不同的用途。所以宏昌工貿小編就離子交換樹脂不同的品種來說一下它們的特性分別是什麼。
離子交換樹脂的基本類型:
1、強酸性陽離子樹脂:這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
2、弱酸性陽離子樹脂:這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸
附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
3、強鹼性陰離子樹脂:這類樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH -而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。這種樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
4、弱鹼性陰離子樹脂:這類樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
5、離子樹脂的轉型。
以上是樹脂的四種基本類型與各自特性。在實際使用上,常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行,以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用,轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附,除去這些離子。反應時沒有放出H+,可避免溶液pH下降和
㈢ 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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㈣ 離子交換樹脂的結構有什麼特點
離子交換樹脂是帶有可交換離子功能基團的具有三維網孔結構的高分子聚合物,其能夠與溶液中相應的陽離子或陰離子發生交換作用,達到吸附去除或富集提取的目的。
離子交換樹脂的結構由三部分組成:不溶性的三維空間網狀高分子骨架、連接在高分子骨架上的功能基團以及功能基團上所帶的可交換離子。
離子交換樹脂按照組成其分子骨架的物質不同,分為苯乙烯系、丙烯酸系、環氧系等;按照其可交換的離子性質分類,可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,而陽離子交換樹脂又可分為強酸陽離子交換樹脂與弱酸陽離子交換樹脂,陰離子交換樹脂又可分為強鹼陰離子交換樹脂與弱鹼陰離子交換樹脂;按照其內部孔道結構的不同,可分為大孔型離子交換樹脂與凝膠型離子交換樹脂。
(1)強酸陽離子交換樹脂
強酸陽離子交換樹脂分子骨架上帶有強酸性基團(如磺酸基-SO3H),在溶液中,強酸基團易離解出H+,故呈強酸性;而強酸功能基團上的負電基團(如-SO3—),能吸附結合溶液中的其他陽離子,使樹脂功能基團上解離的H+與溶液中的其他陽離子發生交換作用。強酸陽離子交換樹脂因其強酸功能基團解離能力強,因此,在酸性或鹼性溶液中功能基團均能發生解離並產生離子交換作用。
(2)弱酸陽離子交換樹脂
弱酸陽離子交換樹脂分子骨架上帶有弱酸性基團(如羧酸基-COOH),在溶液中,弱酸基團同樣可以解離出H+而呈酸性;而弱酸功能基團上的負電基團(如-COO—),能吸附結合溶液中的其他陽離子,使樹脂功能基團上解離的H+與溶液中的其他陽離子發生交換作用。但是因為弱酸陽離子交換樹脂所帶功能基團為弱酸基團,解離性較弱,低pH環境下不利於弱酸基團的解離,因此,弱酸陽離子交換樹脂適合在鹼性、中性或弱酸性溶液中(如pH:5~14)使用。
(3)強鹼陰離子交換樹脂
強鹼陰離子交換樹脂分子骨架上帶有強鹼性基團(如季胺基-NR3OH),強鹼基團能在溶液中離解出OH—而呈強鹼性;而強鹼基團上的正電基團(如-NR3+),能吸附結合溶液中的其他陰離子,使樹脂功能基團上解離的OH—與溶液中的其他陰離子發生交換作用。強鹼陰離子交換樹脂所帶強鹼基團具有很強的解離性能,在不同pH環境下均能正常使用。
(4)弱鹼陰離子交換樹脂
弱鹼陰離子交換樹脂分子骨架上帶有弱鹼基團(如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR、叔胺基-NR2),弱鹼基團在溶液中也能解離出OH—而呈弱鹼性;弱鹼基團上的正電基團能吸附結合溶液中的其他陰離子,從而產生陰離子交換作用。因為弱鹼陰離子交換樹脂所帶弱鹼基團的解離性較弱,因此,其適合在中性或酸性條件下(如pH:1~9)下使用。
㈤ 反滲透膜及離子交換樹脂的關系
兩者沒有直接的關系,但是兩者都是用於水處理中的,很多時候這兩種是一起使用的,反滲透膜主要是用於除去水中的細菌和鹽分,離子交換樹脂主要用於去除水中的金屬離子,比如說鈣離子和鎂離子
㈥ 離子交換樹脂和離子交換膜不同點是什麼
1、 形狀不同:離子交換膜是使用離子交換樹脂,通過粘合劑混煉拉片,加網熱壓成禪扮膜狀物。
而離子交換樹脂是半透明或者不透明的球狀顆粒物,呈乳白色、淡黃色或棕黑色等升譽顏色。顆粒直徑在0.3-1.2mm左右。
2、 原理不同:離子交換樹脂是通過離子的吸附、葯品溶離和再生的離子交換技能進展脫鹽。
離子交換膜是選擇透過為其主要機理,將離子作為一種選擇行通過的媒介物。
3、 應用方法不同:離子交換樹脂的使用過程中包含處吵襲段理、交換、再生等步驟。
離子交換膜在應用過程中,可以連續再用。
㈦ 軟化樹脂和RO膜的作用
軟化樹脂襲的作用:
1.處理水用的樹脂是離子交換樹脂,可以分為陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂。軟化樹脂是屬於離子交換樹脂中的陽離子交換樹脂,它主要是利用自身的官能團交換水中的一些陽離子比如說鈣、鎂離子等等,把這些離子吸附到自身的表面從而達到軟化水的目的
2.軟化樹脂主要是用來降低水質的硬度,如果水質過硬長期使用或飲用會可能會造成嚴重的後果。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水,會造成腸胃功能紊亂,而且我國南方多為軟水,北方地區多為硬水。所以更需要軟化樹脂對水進行軟化。
反滲透膜的作用:
目前人對水的需求不斷增加,對水質的要求也越來越高,現在水質受到污染已經越來越嚴重了,為了能有效解決這個問題,得到可以飲用的水以及合格的工業用水,膜技術由於清潔、無污染、無相變等特色受到各行業廣泛地關注。反滲透膜法是一種廣泛應用於海水淡化、苦成水淡化、超純水製造、食品醫療、鍋爐補給水軟化水、濃縮分離、工藝純水、飲用水、廢水回用等領域,而且它的重要性正在日益顯著
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㈧ 離子交換法與反滲透法各有什麼特點
反滲透(RO)和離子交換(IE)的比較,反滲透與離子交換優缺點,由於水處理設備的工藝是根據不同的原水水質和出水要求而設計的,針對不同的原水水質特點而設計水處理方案才是最經濟有效的方案,同時也是出水水質長期穩定達到要求的保證。除鹽處理工藝的要求是多樣的,用戶對不同技術的看法也是不同。例如有些用戶希望用反滲透技術,而有些用戶則希望用更傳統的技術如離子交換,另外有些用戶則以低投資為主要考慮因素。
社會效益:反滲透是當今最先進的除鹽技術,利用反滲透對水進行除鹽,除鹽率在97%以上。該工藝工作量輕,維護量極小,反滲透實行自動操作,人員配置較少,操作管理方便。
離子交換是七十年代以來普遍採用的除鹽工藝,它是靠離子交換化學交換來完成對水進行除鹽。該工藝操作量較多名維護量較大,人員配置較多,從目前鍋爐除鹽水工藝系統應用來看,離子交換逐漸被反滲透工藝所取代。反滲透是以電能為動力,無需酸鹼再生,若離子交換的工作周期為1天,那麼採用反滲透脫除原水97%的鹽分,在用離子交換來擔負3%的鹽分,將使離子交換的工作周期延至長30天以上,極大程度減少酸鹼再生廢液的排放量,降低了對環境的影響,大大減輕了酸鹼排放廢水的處理負擔。離子交換除鹽化學交換,需要酸鹼再生,其再生頻率大,酸鹼用量大,對周圍的水和大氣環境均有較大程度的影響。
㈨ 水質處理中,我們使用的是反滲透膜原理,但是為什麼反滲透後面又加裝了離子交換器
如果在反滲透後面又加裝了離子交換設備,那麼該設備就應該是混床或者精混版床,區分二者的區別是:權用鹽酸液鹼再生的叫混床,定期直接更換樹脂的叫精混床。
為什麼要加呢?第一:反滲透設備處理後的水質只能在0.1-1兆歐即使是二級逆滲透也最多可以做到1兆歐,而且水質很容易就下來了。而混床或精混可以達到1以上,甚至是18兆歐,水質提高很大,也許你又要問,既然後面的混床或精混處理的好為什麼還要用反滲透呢?因為反滲透去除掉水中的99%以上的雜質,會有效減輕後面樹脂的負擔,降低後面樹脂再生或更換的頻率。就好像反滲透前面加石英砂、活性碳是用來保護RO膜的一樣。越往後的東西越值錢,越需要保護!