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精細離子交換樹脂

發布時間:2021-02-02 17:31:42

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。

② 什麼叫離子交換樹脂

什麼是離子交換樹脂?

離子交換是一種可逆的化學反應,其中從溶液中除去溶解的離子並用相同或類似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學反應物,而是促進離子交換反應的物理介質。樹脂本身由形成烴網路的有機聚合物組成。整個聚合物基質是離子交換位點,其中帶正電離子(陽離子)或帶負電離子(陰離子)的所謂「官能團」固定在聚合物網路上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。


離子交換樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。交聯使樹脂聚合物具有更強,更有彈性的結構和更大的容量(按體積計)。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯,但某些類型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)製造的。然後樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位於整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予離子交換樹脂其分離能力,並且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。最常見的成分包括:

1.強酸陽離子交換樹脂

由聚苯乙烯基質和磺酸鹽(SO 3 -)官能團組成,其中帶有鈉離子(Na 2+)用於軟化應用,或氫離子(H +)用於脫礦質

2.弱酸陽離子交換樹脂

樹脂由丙烯酸聚合物組成,該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產生羧酸官能團。由於它們對氫離子(H +)的高親和力,弱酸陽離子交換樹脂通常用於選擇性地除去與鹼度相關的陽離子。

3.強鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質組成,以將陰離子固定到交換位點。1型強鹼陰離子交換樹脂是通過應用三甲胺生產的,其產生氯離子(Cl -),而2型強鹼陰離子交換樹脂通過應用二甲基乙醇胺生產,其產生氫氧根離子(OH -)。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化的聚苯乙烯基質組成,然後用二甲胺胺化。弱鹼陰離子交換樹脂

的獨特之處在於它們不具有可交換的離子,因此用作酸吸收劑以除去與強無機酸相關的陰離子。

5.螯合樹脂

螯合樹脂是最常見的特種樹脂類型,用於選擇性去除某些金屬和其他物質。在大多數情況下,樹脂基質由聚苯乙烯組成,盡管多種物質用於官能團,包括硫醇,三乙基銨和氨基膦等。

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③ 怎麼選擇離子交換樹脂

選擇離子交換樹脂來的一自般原則是選擇交換容量大、容易再生、而且使用耐久的樹脂。具體來說:交換容量越大則同體積的樹脂能吸附的離子越多,一個交換周期的制水量也越大。從這一角度出發,弱酸或弱鹼性樹脂比強酸或強鹼性的樹脂交換容量大。另外,在同類樹脂中,由於樹脂的交聯度不同,交換容量也不同。選擇樹脂時應注意。

④ 哪個設計院能設計離子交換樹脂精細化工項目

廢舊離子交換樹脂屬於工業廢物,至於工廠哪個部門管理,就看各個工廠是怎麼規定的了,但其下一步流向顯然需要工廠環保部門參與,必須賣給有資質的企業。

⑤ 離子交換樹脂

常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前,先將水質硬度降低的一種前處理程序。
詳細資料可參考www.nongsuofenli.com
軟化機裡面的球狀樹脂,以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。在離子交換過程中與離子交換劑交換基團作用能力強的離子從溶液中分出而進入交換劑,被交換離子則從交換劑分出而進入溶液。離子交換分離常在柱式設備中進行。由於操作方法的不同離子交換法又可分為淋洗法和排代法等。將離子交換劑裝入交換柱中,含被分離物質的溶液由柱頂加入,使之在交換柱頂端發生交換吸附,然後用一種溶液(淋洗劑或排代劑)連續流過交換柱,使被分離離子在柱中實現多次離子交換吸附和解吸,最後達到不同離子間的分離。離子交換法的關鍵在於選擇合適的離子交換劑和吸附、淋洗的條件。交換劑中交換基團的性質,交聯度、粒度和交換容量的大小,對交換過程有重要影響。往溶液中加入絡合劑可提高離子交換法的選擇性,以獲得更加良好的分離效果。

⑥ 什麼是離子交換樹脂

離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構專、不溶性的高分子化合物。屬通常是球形顆粒物。
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)。

⑦ 如何選擇好的離子交換樹脂

  1. 用於提取、分離、吸附及精製等不同目的的實驗,需要選擇不同性能的離子交換樹脂,這對於實驗結果是至關重要的。

  2. 一般說來,如果吸附的物質是無機陽離子或有機鹼時,宜用陽離子交換樹脂,比如,測定疏時,為了分離Fe3+與SO42-,可選用強酸性陽離子交換樹脂

  3. 如果吸附的物質是無機陰離子或有機酸時,則宜用陰離子交換樹脂,比如測定Al3+時,為了排除千擾需要除去Fe3+,這時可選用強鹼性陰離子交換樹脂。

  4. 當然有時也利用陰離子交換樹脂吸附金屬離子,這時,金屬離子往往是帶負電荷的絡離子。氨基酸的兩性物質,使用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂皆可。

  5. 確定了陰、陽離子交換樹脂以後,尚須確定交換基的種類,比如,對於吸附性強的離子,可採用弱酸性或弱鹼性離子交換樹脂,對於吸附性弱的離子,則應採用強酸性或強戚性離子交換樹脂。

  6. 在數種離子存在的情況下,其操作程序是先使用吸附性弱的離子交換樹脂,然後依次用吸附性強的離子交換樹脂。當用樹脂作催化劑或抗菌劑時,應選擇強酸型或強戚型離子交換樹脂。

  7. 在此基礎上,再選擇離子交換樹脂的其它性能,例如,要盡量選擇交換容量大的樹脂,一般實驗多選用均勻的球形產品,粒度在80〜100目之間,最好不要粉碎,粉碎後的交換能力不均勻。

  8. 同時要考慮樹脂對化學試劑的穩定性,多數情況下陽離子交換樹脂比陰離子交換樹脂穩定。常選用的是苯乙烯強酸性陽離子交換樹脂,它是最穩定的一種。此外,還要考慮樹脂的耐熱性,在這方面較好的是苯乙烯強酸性陽離子交換樹脂。

⑧ 請給我介紹一下離子交換樹脂

知識:離子交換樹脂
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂,其結構式可簡單表示為R—SO3H,式中R代表樹脂母體,其交換原理為
2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+
這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子,可與各種陰離子起交換作用,其交換原理為

R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH-

由於離子交換作用是可逆的,因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌,可恢復到原狀態而重復使用,這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理,進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣,主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

⑨ 請問離子交換樹脂哪個好

離子交換樹脂的廠家有非常的多,就目前來說,國內的樹脂還是可以的,但是如回果要求比較嚴格的話答,一般還是會選擇使用進口的樹脂。
而比較大型的進口離子交換樹脂廠家主要是:三菱、朗盛、漂萊特、羅門哈斯以及陶氏,這幾家其實沒有說哪個好或者哪個不好,最重要的是能夠滿足自己的需求。

⑩ 離子交換樹脂的選擇原則是什麼

你這問題問的太籠統,我就拿離子交換樹脂在水處理工業上的應用為例說明如下:
離子交換原理
應用離子交換樹脂進行水處理時,離子交換樹脂可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號電荷的離子相互交換而達到凈化水的目的.
如H型陽離子交換樹脂遇到含有Ca2+、Na+的水時,發生如下反應:
2RH + Ca2+ → R2Ca + 2H+
RH + Na+ → RNa + H+
當OH型陰離子交換樹脂遇到含有Cl-、SO42-的水時,其反應為:
ROH + Cl- → RCl + OH-
2ROH + SO42- → R2SO4 +2OH-
反應的結果是水中的雜質離子(Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等)分別被吸著在樹脂上,樹脂由H型和OH型變為Ca型、Na型和Cl型SO4型,而樹脂上的H+、OH-則進入水中,相互結合成為水,從而除去水中的雜質離子,製得純水.
H+ + OH- → H2O
離子交換樹脂的離子與水中的離子之間所以能進行交換,是在於離子交換樹脂有可交換的活動離子.而且因為離子交換樹脂是多孔的,即在樹脂顆粒中存在著許多水能滲入其內的微小網孔,這樣使樹脂和水有很大的接觸面,不僅能在樹脂顆粒的外表面進行交換,而且在與水接觸的網孔內也可以進行這一交換.

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