1. 影響離子交換選擇性的因素有
rightleder1.懸浮物和油脂 水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙,油脂會包住樹脂顆粒,它們都會使交換能力下降.
2.有機物
廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強,一旦結合就很難再生,結果降低樹脂的再生率和交換能力,例如高分子有機酸與強鹼性季胺基團的結合力就很大,難於洗脫.
3.高價金屬離子
廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒.當樹脂受鐵離子中毒時,會使樹脂的顏色變深.高價金屬離子易為樹脂吸附,再生時難於把它洗脫下來,結果會降低樹脂的交換能力.為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡.
4.pH值
離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性高分子電解質.強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強,交換能力基本上與pH值無關,但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離,因此在鹼性條件下,才能得到較大地交換能力.弱鹼性樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力.
5.水溫
水溫高雖可加速離子地交換擴散,但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍.水溫超過允許溫度時,合使樹脂交換基團被分解破壞,從而降低樹脂的交換能力,所以溫度太高時,應進行降溫處理.
6.氧化劑
廢水中如果含有氧化劑(如Cl2,O2,H2Cr2O7)時,會使樹脂氧化分解.強鹼陰樹脂容易被氧化劑氧化,使交換基團變成非鹼性物質,可能完全喪失交換能力.氧化作用也會影響交換樹脂的母體,使樹脂加速老化,結果使交換能力下降.為了減輕氧化劑對樹脂的影響,可選用交聯度大的樹脂或加入適當的還原劑.
2. 試述土壤的離子交換和吸附作用對污染物遷移轉化的影響。
吸附作用對污染物在土壤中的質體流動轉移有影響,污染物在土壤中的移動距離大小順序與吸附系數大小順序一般相反,即吸附強,移動就越不容易。離子交換的選擇性較高,適用於較高純度的分離和凈化。
3. 離子交換樹脂選擇性與其影響因素詳細
離子交換樹脂是一種高分子化合物,多數用於水處理過程中。
離子交換樹專脂的選擇性
水中屬的各種離子在和離子交換樹脂進行交換時所表現出來的能力是不一樣的,很容易被置換下來的離子卻有可能難以被樹脂吸附,然而很難被置換下來的離子卻又有可能很容易的被樹脂吸附,這種性能即被稱作為離子交換樹脂的選擇性。
影響離子交換樹脂選擇性的三大因素
一.
離子被離子交換樹脂吸附的容易與否,取決於離子所帶電荷的多少。離子帶的電荷越少,越不容易被吸附。舉例來說,一價離子和二價離子相比較,一價電子不易被吸附,而二價離子則相對容易被吸附。
二. 當離子所帶電荷量相同時,比較容易被吸附的是原子序較大的離子,而原子序較小的離子則相對不容易被吸附。
三. 溶液的稀釋情況一樣可以影響樹脂的吸附。濃溶液同稀溶液相比較而言,濃溶液則使得原本不易被吸附的低價離子相對的容易被樹脂所吸附。
離子交換樹脂的選擇性,對於分析和判斷化學水處理過程是很重要的。羅門哈斯公司是專業生產樹脂的知名企業,在樹脂產品領域具有非常領先的科技。
4. 請問離子交換的作用是什麼啊
您問的太籠統了啊。
(1)按骨架材料分類
按合成離子交換樹脂骨架材料的不同,離子交換樹脂可分為苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、環氧系等。
(2)按交換基團的性質分類
根據交換基團的性質不同,離子交換樹脂可分為兩大類:凡與溶液中陽離子進行交換反應的樹脂,稱為陽離子交換樹脂,陽離子交換樹脂可電離的反離子是氫離子及金屬離子;凡與溶液中的陰離子進行交換反應的樹脂,稱為陰離子交換樹脂,陰離子交換樹脂可電離的反離子是氫氧根離子和酸根離子。
離子交換樹脂同低分子酸鹼一樣,根據它們的電離度不同又可將陽離子交換樹脂分為強酸性陽樹脂和弱酸性陽樹脂;可將陰離子交換樹脂分為強鹼性陰樹脂和弱鹼性陰樹脂。表1中歸納了離子交換樹脂的類別。
表1 離子交換樹脂的類別
樹脂名稱
交換基團
酸鹼性
化學式
名稱
陽離子交換樹脂
—SO3-H+
磺酸基
強酸性
—COO-H+
羧酸基
弱酸性
陰離子交換樹脂
—N+OH-
季銨基
強鹼性
—NH+OH-
—NH2+OH-
—NH3+OH-
叔胺基
仲胺基
伯胺基
弱鹼性
此外,還可以根據交換基團中反離子的不同,將離子交換樹脂冠以相應的名稱,例如:氫型陽樹脂、鈉型陽樹脂、氫氧型陰樹脂、氯型陰樹脂等。離子交換樹脂由鈉型轉變為氫型或由氯型轉變為氫氧型稱為樹脂的轉型。
(3)按離子交換樹脂的微孔型態分類
由於製造工藝的不同,離子交換樹脂內部形成不同的孔型結構。常見的產品有凝膠型樹脂和大孔型樹脂。
a)凝膠型樹脂。這種樹脂是均相高分子凝膠結構,所以統稱凝膠型離子交換樹脂。在它所形成的球體內部,由單體聚合成的鏈狀大分子在交聯劑的鏈接下,組成了空間結構。這種結構像排布錯亂的蜂巢,存在著縱橫交錯的「巷道」,離子交換基團就分布在巷道的各個部位。由巷道所構成的空隙,並非我們想像的毛細孔,而是化學結構中的空隙,所以稱為化學孔或凝膠孔。其孔徑的大小與樹脂的交聯度和膨脹程度有關,交聯度越大,孔徑就越小。當樹脂處於水合狀態時,水分子鏈舒伸,鏈間距離增大,凝膠孔就擴大;樹脂乾燥失水時,凝膠孔就縮小。反離子的性質、溶液的濃度及pH值的變化都會引起凝膠孔徑的改變。
凝膠孔的特點是孔徑極小,平均孔徑約1~2nm,而且大小不一,形狀不規則。它只能通過直徑很小的離子,直徑較大的分子通過時,則容易堵塞孔道而影響樹脂的交換能力。凝膠型樹脂的缺點是抗氧化性和機械強度較差,特別是陰樹脂易受有機物的污染。
b)大孔型樹脂。這種樹脂在製造過程中,由於加入了致孔劑,因而形成大量的毛細孔道,所以稱為大孔樹脂。在大孔樹脂的球體中,高分子的凝膠骨架被毛細孔道分割成非均相凝膠結構,它同時存在著凝膠孔和毛細孔。其中毛細孔的體積一般為0.5mL(孔)/g(樹脂)左右,孔徑在20~200nm以上,比表面積從幾m2/g到幾百m2/g。由於這樣的結構,大孔型樹脂可以使直徑較大的分子通行無阻,所以用它去除水中高分子有機物具有良好的效果。
大孔型樹脂由於孔隙占據一定的空間,骨架的實體部分就相對減少,離子交換基團含量也相應減少,所以交換能力比凝膠型樹脂低。大孔型樹脂的吸附能力強,與交換的離子結合較牢固,不容易充分恢復其交換能力。但大孔樹脂的抗氧化性能比較好,因為它的交聯度較大,大分子不易降解。再者,大孔樹脂具有較好的抗有機物污染性能,因為被樹脂截留的有機物,易於在再生操作中,從樹脂的孔眼中清除出去。
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。
如前所述,合成的離子交換樹脂是一種帶有交聯劑的高分子化合物,有許多水能滲入的網孔,交換劑的內部是一個立體的網狀結構作為骨架,這些網組成了無數的四通八達的孔隙,孔隙裡面充滿了水。在孔隙的一定部位上有一個可以自由活動的交換離子。當離子交換樹脂和水溶液接觸時,水溶液即通過這些網狀結構的孔滲入其內,離子交換樹脂進行離解,結果是一定數量的離子(H型離子交換樹脂為氫離子,OH型離子交換樹脂為氫氧根離子)進入圍繞離子交換樹脂顆粒四周的水溶液中,形成離子霧。
離子交換樹脂與水溶液中離子的交換過程,實際上就是離子霧中的離子與水溶液中的離子的相互交換過程,其機理可以用雙電層理論進行解釋。
這種理論是將離子交換樹脂看作具有膠體型結構的物質,即在離子交換樹脂的高分子表面上有和膠體表面相似的雙電層。也就是說,在離子交換樹脂的高分子表面有兩層離子,緊挨著高分子表面的一層離子(如強酸性陽樹脂中的—SO3-),稱為內層離子,在其外面的是一層符號相反的離子層(如強酸性陽樹脂中的H+)。和內層離子符號相同的離子稱為同離子,符號相反的稱為反離子。
根據膠體結構的概念,雙電層中的離子按其活動性的大小,可劃分為吸附層和擴散層。那些活動性較差,緊緊地被吸附在高分子表面的離子層,稱為吸附層,它包括內層離子和部分反離子;在吸附層外側,那些活動性較大,向溶液中逐漸擴散的離子,稱為擴散層。
內層離子依靠化學鍵結合在高分子的骨架上,吸附層中的反離子依靠異電荷的吸引力被固定著。而在擴散層中的反離子,由於受到異電荷的吸引力較小,熱運動比較顯著,所以這些反離子有向水溶液中漸漸擴散的現象。
當離子交換樹脂遇到含有電解質的水溶液時,電解質對其雙電層有以下的作用:
(1)交換作用
擴散層中的離子與膠核距離大,受膠核電荷吸引力小,在溶液中活動較自由,離子交換作用主要是由擴散層中的反離子和溶液中其它離子互換位置所致。
在H型陽離子交換樹脂與溶液中Na+的交換中,樹脂內部網孔間的水中有很多從樹脂上離解下來的H+,形成了很大的H+濃度,但在流動的水中H+濃度卻很小;相反在流動的水中,Na+濃度很大,而樹脂內部網孔水溶液中原來沒有Na+。濃度大的地方的離子要向濃度小的地方運動,這就是擴散。所以水溶液中的Na+要擴散到樹脂顆粒內部去,而H+要從樹脂顆粒內部擴散到水溶液中去。這就是離子交換的過程。
上述的交換過程並不局限於擴散層。溶液中也有一些反離子先交換至擴散層,然後再與吸附層中的反離子互換位置;吸附層中的反離子,也會先與擴散層的反離子互換位置後,再完成上述的交換過程。
(2)壓縮作用
當水溶液中鹽類濃度增大時,可以使擴散層受到壓縮,從而使原來處於擴散層中的部分反離子變成吸附層中的反離子,以及使擴散層的活動范圍變小。這使擴散層中的反離子活性減弱,不利於進行離子交換。這也可以說明為什麼當再生溶液的濃度太大時,不僅不能提高再生效果,有時反使效果降低。
上述將離子交換樹脂看作具有膠體型結構的物質,用擴散理論對其交換過程進行解釋,適合與水處理工藝的離子交換過程。但關於離子交換過程的機理,有多種說法,現尚還不能統一。
5. 影響陽離子交換能力的因素有哪些
土壤溶液來中的陽離子進行交自換,稱為陽離子的交換作用。影響因素有——(1)陽離子的代換能力隨離子價數的增加而增大,因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大,各種陽離子代換力的大小順序:Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+(2)等價離子代換能力的大小,隨原子序數的增加而增大(3)離子運動速度愈大,交換力愈強(4)陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
影響土壤陽離子交換量的因素有:陽離子交換量:每千克干土中所含的全部陽離子總量,以厘摩爾(+)每千克土或 c mol(+)kg的-1次冪表示。影響因素——(1)膠體的種類,有機膠體>無機膠體,有機質高的>有機質低的,次生鋁硅酸鹽(2:1>1:1)>次生氧化物(2)溶液的pH值(3)土壤質地,質地愈細交換量愈高。
6. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些
離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的.它是一種屬於傳質分離過程的單元操作.
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中.
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:
1.
強酸型陽離子交換樹脂:主要含有強酸性的反應基如磺酸基(-SO3H),此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子.
2.
弱酸型陽離子交換樹脂:具有較弱的反應基如羧基(-COOH基),此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換.
3.
強鹼型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除.
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂:具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對於HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除.
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity).對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g.因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律.離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下:
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離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換.這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水.所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟.
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質(簡稱交換劑)來進行.這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示.此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等.
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7. 陽離子交換作用 對土壤污染有何影響
陽離子交換使土壤比較重要的性質之一,使土壤本身的特有屬性,主要原因就是土壤膠體的負電特性,其電荷分為可變電荷和固定電荷,當pH較低時(到達等電點時),整個性質就會發生變化.陽離子交換,顧名思義,負電荷的土壤膠體表面吸附有一些可交換態的陽離子如K、Mg、Ca等,當污染物特別是重金屬類物質與土壤接觸時,由於其於土壤膠體表面基團具有更強的結合能力,從而取代部分正電性基團,但是陽離子交換過程並不穩定,屬於靜電作用,因此自身並不穩定,如上述內容所說,易受pH影響,低pH條件下容易被淋洗.同時由於其具有很強的水溶性,因此生物有效性較高,容易被動植物吸收而貯藏在體內,是土壤化學反應較為活躍的一部分,受土壤環境影響較大.
吸附作用是一種泛稱,涉及內容較多,分配、離子交換、絡合等都包括在內,以有機質吸附為例,土壤環境中存在很多的有機污染物如農葯(有機氯、有機磷)、PAH、PCBs等,通過分配作用,這些污染物易與土壤中的腐殖質、植物殘體、黑炭等結合,這一過程既可以促進有機污染物的分解,也可以抑制該過程.例如一些污染物進入當碳粒內部,從而抑制微生物的降解,也就限制了污染物的降解,但是也有一部分可能絡合在碳顆粒表面,碳粒表層有較大的比表面積,提供了大量的微生物附著位點,為其降解提供了條件,本身也可以當做電子受體.
這一問題應因具體環境而異,因污染物性質變化而異,環境是復雜的體系,具體結果如何完全看如何讀復雜過程進行解讀,現在很多過程還是無法解釋清楚的,我們目前位置更多的是控制條件,找出影響因素,因此並不是雖有條件都適用的.
8. 陰陽離子樹脂有哪些參數對離子交換影響比較大如何測量
1.
懸浮物
和油脂
水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙,油脂會包住樹脂顆粒,它們都會使交換能力下降。
2.有機物
廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強,一旦結合就很難再生,結果降低樹脂的再生率和交換能力,例如高分子有機酸與強鹼性
季胺
基團的結合力就很大,難於洗脫。
3.高價
金屬離子
廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒。當樹脂受
鐵離子
中毒時,會使樹脂的顏色變深。高價金屬離子易為樹脂吸附,再生時難於把它洗脫下來,結果會降低樹脂的交換能力。為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡。
4.pH值
離子交換樹脂
是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性
高分子電解質
。強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強,交換能力基本上與pH值無關,但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離,因此在鹼性條件下,才能得到較大地交換能力。
弱鹼性
樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力。
5.水溫
水溫高雖可加速離子地交換擴散,但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍。水溫超過允許溫度時,合使樹脂交換基團被分解破壞,從而降低樹脂的交換能力,所以溫度太高時,應進行降溫處理。
6.氧化劑
廢水中如果含有氧化劑(如
Cl2
,O2,
H2Cr2O7
)時,會使樹脂
氧化分解
。強鹼
陰樹脂
容易被氧化劑氧化,使交換基團變成非
鹼性物質
,可能完全喪失交換能力。氧化作用也會影響交換樹脂的母體,使樹脂加速老化,結果使交換能力下降。為了減輕氧化劑對樹脂的影響,可選用
交聯度
大的樹脂或加入適當的
還原劑
。