1. 什麼叫陽離子交換什麼叫陰離子交換
、離子交換樹脂的組成
離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構專高分子化合物,其結構由三部分組成屬:不溶性的三維空間網狀骨架,連接在骨架上的功能基團和功能基團所帶的相反電荷的可交換離子。
陽離子交換樹脂:骨架上結合有磺酸基(-SO3H)(強酸性陽離子交換樹脂)或羧酸基(-COOH)(弱酸性陽離子交換樹脂)。
陰離子交換樹脂:骨架上結合有季銨基(強鹼性陰離子交換樹脂),伯胺基、仲胺基、叔胺基(弱鹼性陰離子交換樹脂)。
二、離子交換樹脂的分類
按骨架結構不同:凝膠型(干態無孔,吸水後產生微孔)和大孔型(樹脂內部無論干、濕或收縮、溶脹都存在著比凝膠型樹脂更大、更多的孔)。
根據所帶的功能基團的特性:陽離子交換樹脂(帶酸性功能基,能與陽離子進行交換)、陰離子交換樹脂(帶鹼性功能基,能與陰離子進行交換)和其它樹脂。
2. 陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的區別和用法
陽離子交換樹脂:
1.
陽離子交換樹脂是在交聯為7%的苯乙烯,二乙烯共聚體上帶有磺酸基(-
SO3
H)的陽離子交換樹脂,是一種磺酸化苯乙烯系凝膠型強酸性陽離子交換樹脂。它在鹼性、中性、甚至酸性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有交換容量高、交換速度快、機械強度好等特點。主要用於鍋爐硬水軟化和純水制備,也用於濕法冶金、製糖、制葯、味精行業,以及作為催化劑和脫水劑。
2.
陽離子交換樹脂含弱酸性基團,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。這類陽離子交換樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
陰離子交換樹脂:
1.
陰離子交換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。
陽離子交換樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學品使離子交換反應以相反方向進行,使陽離子交換樹脂的功能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陰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。
3. 什麼叫做陽離子交換
如:根毛外表面附著的一些氫離子,可以與土壤溶液中的鉀離子或鈣離子交換.
交換的結版果是:鉀離子和鈣離權子附著在根毛表面.氫離子進入土壤溶液.
這樣細胞就可以把鉀離子與鈣離子吸收到植物體內.
這種過程叫做交換吸附. 同理,陰離子之間也可以發生交換吸附.
4. 陽離子交換器中二氧化碳怎樣產生
都是先陽離子,再陰離子。經過陽離子交換柱後釋放H+,陽離子出水是偏酸性的,經過陰離子後(釋放的OH-與H+中和)變成中性的,純水。其實在工業上,都是陽離子交換器+脫碳塔+因離子交換器,這樣的設計是為了在陽床產水(酸性,碳酸根會生成二氧化碳氣體)在脫碳塔中脫掉大量二氧化碳,從而降低陰床負荷(因為大量碳酸根被轉化成二氧化碳氣體以物理方式去掉了)。
5. 離子交換
化學式《2RH + Ca2+ ↔ R2Ca + 2H+ 》中各化學符
號與整個化學式的意思:
2RH : 陽離子交換樹脂的兩個陽離子交換基團 ;
Ca2+ :正兩價的鈣離子 ;
R2Ca :正兩價的鈣離子交換到樹脂的基團上了 ;
2H+ : 離子交換後交換液中出現的兩個氫離子 。
化學式表示:含正兩價鈣離子的溶液經過陽離子交換
樹脂後,鈣離子留在了樹脂結構上,而樹脂結構上的
氫離子被置換下來出現在溶液中。也就是溶液中鈣離
子少了,氫離子多了。(至於多多少,少多少,要看
交換效果)
化學式《ROH + NaHSiO3 ↔ RHSiO3 + NaOH》中各化學
符號與整個化學式的意思是:
ROH : 交換基是氫氧根的陰離子交換樹脂的離子交換基團 ;
NaHSiO3:酸式硅酸鈉 ;
RHSiO3 : 酸式硅酸根交換到陰離子樹脂上了 ;
NaOH :氫氧化鈉 。
化學式表示:含有酸式硅酸鈉的溶液經過陰離子交換樹脂
後,酸式硅酸根留在了陰離子交換樹脂上,而樹脂上的
氫氧根到了溶液中與原來溶液中的鈉離子組成氫氧化鈉。
同上所述,交換徹底與否,要看交換效果。
註::上述文中「R」是「離子交換樹脂」的意思;
RH ……陽離子交換數脂(可以形象的寫為R.H+) ,
可被陽離子交換的是「H+」.
ROH……陰離子交換樹脂(可以形象的寫為R.OH-) ,
可被陰離子交換的是「OH-」。
6. 陽離子交換樹脂的工作原理是怎麼樣的
陽離子交換樹脂吸附交換原理
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。
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)。
其實陽離子交換樹脂在我們實際使用過程中,一般都是將樹脂變味其他離子形式進行運行,以滿足各種場景使用需求。例如經常會將強酸性的陽離子交換樹脂和NaCl一起轉變為鈉型的樹脂後再投入使用,當樹脂置換過程中就會放出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下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。
而且這類樹脂以鈉型狀態運行使用後,可直接用鹽水對樹脂進行再生(不用強酸)。
7. 陽離子交換樹脂的用途和原理
陽離復子交換樹脂是水處理中常制用到的一種樹脂,主要作用就是去除水中的陽離子,以降低水質的硬度。
離子交換樹脂的用途:
1、工業超純水處理工藝是工業超純水制備中應用最廣泛的工藝之一。
2、食品工業離子交換樹脂可用於製糖、味精、白酒精製、生物製品等工業裝置上。
3、離子交換樹脂在制葯工業中發揮著重要的作用,開發新一代抗生素,提高原有抗生素的質量,鏈黴素的成功開發是一個突出的例子。
4、在合成化學和石油化學工業中,常用酸和鹼作有機合成中的酯化、水解、酯交換和水合催化劑。
5、電鍍廢液中的金屬離子,回收電影製片廢液里的有用物質等。
6、濕法冶金和其它離子交換樹脂可用於從貧鈾礦石中分離、富集和純化鈾,以及提取稀土元素和貴金屬。
離子交換樹脂的原理:
離子交換樹脂一般分為陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂,離子交換樹脂主要是通過樹脂內的功能基團,一般樹脂中的離子都是低價離子,利用了樹脂對高價離子的吸附性,將溶液中的高價離子吸附,釋放出樹脂中的低價離子,這時樹脂中的離子與溶液中的離子進行交換,而這些低價離子會和水中的其他成分結合成為對人體無害的物質。
8. 陽離子交換樹脂的離子交換量是什麼意思
離子交換樹脂的交換容量:
交換容量指的是離子交換樹脂能夠交換的離子的數專量,交換容量一般和屬離子交換樹脂內的活性基團數成正比,離子交換樹脂的交換容量分為三種,分別是「總交換容量」、「工作交換容量」和「再生交換容量」
1.總交換容量:表示每meq/g(干樹脂)或 meq/mL(濕樹脂)能夠進行交換的化學基團的總量,打個比方,比如總共有25毫升樹脂,交換容量為 1 meq/mL的樹脂,總交換容量就是25meq/mL。
2.工作交換容量:表示樹脂在一定的條件下,能夠進行交換的能力,主要與樹脂的種類、溫度、進水的流速、總交換容量等因素有關,根據樹脂的使用環境、條件的不同,樹脂的交換容量也會不同。
3.再生交換容量:再生交換容量指的是,樹脂在吸附飽和,進行再生之後,樹脂還能夠有多少交換容量,再生交換容量除了和樹脂本身的性能有關以外,主要就是和樹脂再生時使用的再生劑有關,再生交換容量一般是總交換容量的70-80%。
9. 什麼是陽離子交換容量(CEC),名詞解釋定義
陽離子交換其實是復分解反應的一種。
復分解反應,是四大基本反應類型之一。復分解反應是由兩種化合物互相交換成分,生成另外兩種化合物的反應。復分解反應的實質是發生復分解反應的兩種物質交換離子,結合成難電離的物質——沉澱、氣體或弱電解質(最常見的為水),使溶液中離子濃度降低,化學反應即向著離子濃度降低的方向進行。可簡記為AB+CD→AD+CB。
基本條件:發生復分解反應的兩種物質能在水溶液中交換離子,結合成難電離的物質(沉澱、氣體或弱電解質)。
1、鹼性氧化物+酸:酸的酸性較強(如鹽酸、硫酸、硝酸等),可發生反應。
2、酸+鹼(中和反應):任何酸和任何鹼都能發生中和反應。
3、酸+鹽:強酸制弱酸;交換離子後有沉澱;強酸與碳酸鹽反應;滿足一個條件即可發生反應。弱酸一般不和強酸鹽反應,但氫硫酸可以和硝酸銅或硫酸銅反應,生成硫化銅的沉澱,這是弱酸制強酸的特例。
4、鹼+鹽:強鹼能與銨鹽反應;兩種反應物都可溶、交換離子後有沉澱、水、氣體三者之一;滿足一個條件即可發生反應。能產生氣體的只有強鹼與銨鹽反應這一種,因為氫氧化銨受熱時不穩定,容易分解為氨氣和水,實驗室用氯化銨和氫氧化鈣製取氨氣,生成氯化鈣,水和氨氣。
5、鹽+鹽:兩種反應物都可溶,交換離子後有沉澱、水、氣體三者之一,滿足一個條件即可發生反應。
希望我能幫助你解疑釋惑。
10. 土壤陽離子交換作用有哪些特點
土壤陽離子抄交換量是襲隨著土壤在風化過程中形成,一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小,肉眼便看不見。這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ,就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子,如鈣(Ca)、鎂(Mg)、鉀(K)、鈉(Na)、氫(H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。這些帶負電的顆粒(粘粒)吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒(陽離子) 。有機質顆粒也帶有負電荷,吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。
土壤保持和交換陽離子的能力用陽離子交換量(CEC)來表示,可作為評價土壤保肥能力的指標。陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源,是改良土壤和合理施肥的重要依據。