離子交換樹脂是一種聚合物,帶有相應的功能基團。一般情況下,常規的鈉離子交版換樹脂帶有大量的權鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時,離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團與鈣鎂離子結合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。硬水就變為軟水,這是軟化水設備的工作過程。
2.當樹脂上的大量功能基團與鈣鎂離子結合後,樹脂的軟化能力下降,可以用氯化鈉溶液流過樹脂,此時溶液中的鈉離子含量高,功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結合,這樣樹脂就恢復了交換能力,這個過程叫做「再生」。
② 變色陰陽離子交換樹脂
變色陰陽離子交換樹脂詳解
變色陰陽離子交換樹脂是通過特殊工藝將指示劑引入凝膠型陰、陽離子交換樹脂中,使其在不同離子型態下發生鮮明的顏色變化,從而方便用戶對樹脂的失效狀態進行直觀判斷的一種特殊樹脂。
一、變色強酸陽離子交換樹脂
變色強酸陽離子交換樹脂的出廠型態為H型,此時樹脂呈現黃綠色。當樹脂與水中的Ca2?、Mg2?等陽離子接觸時,這些陽離子會與樹脂上的H?離子發生交換,結合到樹脂分子骨架上,而H?離子則進入水相環境。由於樹脂骨架官能團上H?的流失,在指示劑的作用下,樹脂的顏色會由黃綠色變為玫紅色,表示樹脂已失效。此時,需用酸對樹脂進行再生處理,酸中的H?離子會將樹脂上結合的Ca2?、Mg2?等陽離子置換下來,樹脂恢復為H型狀態,顏色也恢復為黃綠色。
三、變色樹脂的主要應用
變色陰、陽離子交換樹脂可以按照一定的比例混合後作為混床樹脂使用。相比常規混床樹脂,變色混床樹脂能夠更直觀地反映樹脂的失效狀態,方便用戶及時對樹脂進行再生處理,從而保證系統對水質的處理效果,確保出水品質。代表產品如Seplite? MB10IND/MB20IND/MB30IND等。
變色強酸陽離子交換樹脂在熱力發電廠的汽水循環系統中有著重要應用。將變色強酸陽離子交換樹脂柱裝於氫電導率儀之前,水樣通過離子交換柱後能將凝水中的游離氨除去,並將水中的全部陽離子轉化成導電度更高的氫離子,從而提高儀表對水中離子監測的靈敏度。同時,樹脂失效後所呈現的鮮明顏色變化,也便於操作人員及時了解樹脂失效狀態,對水質情況做出相對正確的判斷,提高機組運行的安全保障。代表產品如Seplite? 50IND等。
綜上所述,變色陰陽離子交換樹脂以其獨特的顏色變化功能,在離子交換領域具有廣泛的應用前景和重要的實用價值。
③ 陰離子交換樹脂具體分類
離子交換樹脂因其交換能力的不同特性,可以被細分為幾個類別:
1. 強鹼型陰離子交換樹脂:這類樹脂的主要特點是含有強反應基,如四面體銨鹽官能基-N+(CH3)3。在氫氧形式下,其可以快速釋放氫氧離子進行交換。它們能與所有陰離子進行交換,用於去除雜質。其強鹼性來源於季胺基(四級胺基)-NR3OH,能在水中離解出OH-,顯現出強鹼性。正電基團與溶液中的陰離子結合,產生陰離子交換作用。這類樹脂的離解性強大,適用於各種pH環境,再生通常使用強鹼如NaOH。
2. 弱鹼型陰離子交換樹脂:含有弱鹼性基團,如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR或叔胺基-NR2,它們在水中釋放出OH-,呈現弱鹼性。它們通常吸附整個其他酸分子,工作條件通常為中性或酸性(pH1~9),再生使用Na2CO3或NH4OH。
關於陰離子的吸附順序,強鹼性陰離子樹脂的吸附優先順序是:SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > OH-,而弱鹼性樹脂的吸附順序則為:OH- > 檸檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- > 草酸根2- > PO43- > NO2- > Cl- > 醋酸根- > HCO3-。
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1~1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:強鹼型陰離子交換樹脂、弱鹼型陰離子交換樹脂、對陰離子的吸附。
④ 離子交換樹脂再生方式有哪些
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離子交換來樹脂再生方式源有哪些?
離子交換劑失效後通過再生來恢復離子交換能力,常用再生方式有順流再生與逆流再生。
(一)順流再生
順流再生時原水與再生液流過交換劑層的方向相同。因此在再生液流過交換劑層時首先接觸到的是交換劑層上部完全失效的已包含上部交換劑層被置換出來的離子,影響交換劑層下部的再主度(再生度指離子交換劑層中已再生離子量與全部交換容量的比值),造成處理水質降低、再生劑耗量增加。順流再生離子交換設備簡單,工作可靠,但受原水水質組分影響大,再生效果換容量不能得到充分利用。而再生後,下部再生度最低,為了提高出水質量和工作交換容量,必須增加再生劑的耗量。
(二)逆流再生
原水從交換器上部進人與再生液的方向相反,逆流再生(也稱對流再生)過程中交換劑層的離子分布狀態
1.逆流再生的優點
與順流再生比較,採用逆流再生提高了再生劑利用率,降低再生劑耗量30%-50%提高出水質量;降低清洗水耗量30%~50%降低再生廢液排放量與排放濃度,排放再生廢液中酸、鹼濃度小於1%,圖3-7為氫離子交換逆流再生廢液流出曲線。
⑤ 離子交換樹脂的工作原理
離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程:
離子交換樹脂作用環境中的水溶液中,含有的金屬陽離子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換,使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的H+交換到水中,(即為陽離子交換樹脂原理)。
水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團,在水中易生成OH-離子)上的OH-進行交換,水中陰離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的OH-交換到水中,(即為陰離子交換樹脂原理)。而H+與OH-相結合生成水,從而達到脫鹽的目的。
(5)三菱強鹼離子交換樹脂催化擴展閱讀:
離子交換樹脂使用方法:
1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目,有些可達到50目,因此在使用前要先乾燥,粉碎,過篩,通常乾燥時在烘箱中進行,亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行,粉碎時不要分得過細,否則影響實驗收率。
2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理,然後用10倍體積的水洗,再用10倍量4%鹽酸處理,最後用蒸餾水洗至中性,然後將氯型轉化成OH型,再轉化成氯型,最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可,不必洗至中性。
3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中,加水充分攪拌除掉氣泡,靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後,傾去上層泥狀顆粒;反復操作直至上層液澄清後,即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲,用玻璃棒將其壓平,將樹脂倒入柱子中,還要注意防止氣泡產生。
4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液,以適當流速通過柱子,亦可將樣品溶液反復通過柱子,直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。
5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來,常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等,可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。
6、樹脂再生。
⑥ 各類離子交換樹脂的再生方法
1. 針對大孔吸附樹脂的簡單再生方法,可使用不同濃度的溶劑按照極性從大到小進行剃度洗脫,接著用2到3倍的稀酸或稀鹼溶液浸泡洗脫,最後用水洗至pH值中性後即可重新使用。
2. 鈉型強酸性陽樹脂的再生可使用10%的NaCl溶液,其用量應為樹脂交換容量的兩倍。對於氫型強酸性樹脂,再生時應避免硫酸與樹脂吸附的鈣離子反應生成硫酸鈣沉澱,因此建議先通入1到2%的稀硫酸。
3. 氯型強鹼性樹脂主要使用NaCl溶液進行再生,加入少量鹼有助於將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出。通常使用的鹼鹽液含10%的NaCl和0.2%的NaOH,每升樹脂用量為150到200克NaCl及3到4克NaOH。OH型強鹼陰樹脂則使用4%的NaOH溶液進行再生。
4. 某些脫色樹脂(特別是弱鹼性樹脂)在微酸性條件下效果更佳。此時,可通過通入稀鹽酸使樹脂pH值降至約6,隨後進行水和正洗、反洗各一次。
5. 陽樹脂的再生過程包括:首先通入鹽酸,在環境溫度下,將4%的樹脂床體積4倍的HCl通過樹脂床,通過時間約2小時;接著進行慢洗,以相同流速和流向,通2倍樹脂體積的除鹽水;最後進行快洗,以運行流速和流向,通除鹽水至pH=5-6,樹脂床即可備用。
6. 陰樹脂的再生過程包括:首先通入氫氧化鈉,在環境溫度下,將4%的樹脂體積4倍量的NaOH通過樹脂床,通過時間約為2小時;接著進行慢洗,以相同流速和流向,通2倍樹脂體積的除鹽水;最後進行快洗,以運行流速和流向,通除鹽水至pH=8,樹脂床即可備用。具體操作可根據樹脂使用情況適當增加酸鹼的濃度和再生時間。
(6)三菱強鹼離子交換樹脂催化擴展閱讀:
1)在水處理領域,離子交換樹脂的需求量占離子交換樹脂產量的90%,主要應用於水中各種陰陽離子的去除。在火力發電廠的純水處理中,離子交換樹脂的消耗量最大,其次是在原子能、半導體、電子工業等領域。
2)在食品工業中,離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如,在製造高果糖漿的過程中,通過離子交換處理可以從玉米澱粉中提取出高果糖漿。
3)在制葯行業,離子交換樹脂對新一代抗菌素的開發及現有抗菌素質量的改進具有重要意義。例如,鏈黴素的開發就是一例。
4)在合成化學和石油化學工業中,離子交換樹脂可作為酸和鹼的催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應,具有可反復使用、產品易分離、不腐蝕反應器、不污染環境、反應易控制等優點。
5)在環境保護方面,離子交換樹脂已廣泛應用於許多受關注的環境問題。例如,從電鍍廢液中回收金屬離子,從電影製片廢液中回收有用物質等。
6)在濕法冶金及其他領域,離子交換樹脂可用於從貧鈾礦中分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。