含水率:是指树脂孔隙间所含的水份,一般在40%~69%之间。
交联度:是指树脂在合成时,交联剂的版用量,一般在7%~10%之间。权(如:二乙烯苯)
关系:交联度低,含水率高;交联度高,含水率低。
原因:交联度的高低与树脂孔隙率成反比,可理解为接触面积大,孔隙就少。而孔隙率就直接和含水量成正比,因为水份都是在孔隙之中。所以,交联度与含水率是反比关系。
『贰』 如何提高离子交换树脂的交联度
苯乙烯和二乙烯苯聚合反应生成树脂中间体,俗称树脂白球。苯乙烯为骨架回,二乙烯苯则为交联答剂,交联剂的含量多少直接会影响树脂成品的机械强度,交联度越高说明树脂的机械强度就越高。就拿常规的001x7阳离子交换树脂来说吧,它的交联剂含量就是7%二乙烯苯。提高交联剂的含量同时成品的其它指标也会有一定的变化,如:结构水含量,体积交换量,质量交换量,湿视密度,都会有一定的变化。
『叁』 离子交换树脂的结构是什么样的什么是树脂的交联度
高分子骨架是由化学单体和交联体共聚而成。例如常用的聚苯乙烯树脂回其化学单体为苯答乙烯,交联剂则为二乙烯苯,共聚后生成球形小颗粒,再将离子交换基团引入。树脂中引入的离子交换基团不同,其能交换的离子种类也不同。例如当引入磺酸基(-SO3H)时为强酸阳离子交换树脂,引入羧酸基(-COOH)时为弱酸阳离子交换树脂,如引入胺基[N(CH3)3OH]时则生成强碱阴离子交换树脂,引入亚胺基[N(CH3OH)2]时则生成弱碱阴离子交换树脂。
在树脂中交联剂的含量会决定树脂结构的紧密程度,树脂中含交联剂的重量%称为树脂的交联度。交联度愈大,则树脂网孔愈紧,其含水量小,湿视密度愈大,工交容量愈高,机械强度愈好。
『肆』 离子交换树脂的交换原理
离子交换树脂的内部结构,由三部分组成,分别是:
1、高分子骨。
由交联的高分子聚合物组成;
2、离子交换基团。
它连在高分子骨架上,带有可交换的离子(称为反离子)的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团;
3、孔。
它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。
在交联结构的高分子基体(骨架)上,以化学键结合着许多交换基团。这些交换基团也是由两部分组成:固定部分和活动部分。
交换基团中的固定部分被束缚在高分子的基体上,不能自由移动,所以称为固定离子;交换基团的活动部分则是与固定离子以离子键结合的符号相反的离子,称为反离子或可交换离子。反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子,在一定条件下,它能与符号相同的其他反离子发生交换反应。
1、离子交换的选择性定义:
离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一,有些离子易被交换树脂吸附,但吸着后要置换下来就比较困难;而另一些离子很难被吸着,但被置换下来却比较容易,这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。
离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说,离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子,则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中,原子序数较大的离子其水合半径较小,阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于强酸性阳离子交换树脂来说,它对一些离子的选择性顺序为:Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。离子交换反应是可逆反应,但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的,而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。
2、以001×7强酸阳离子交换树脂为例说明:
001×7强酸阳离子交换树脂是一种凝胶型离子交换树脂,其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道,孔道里面充满了水分子,在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当原水当中的Ca2+,Mg2+等阳离子-扩散到树脂的孔道中时,由于该树脂对Ca2+,Mg2+等阳离子选择性强于对H+的选择性,所以H+就与进入树脂孔道中的Ca2+,Mg2+等阳离子发生快速的交换反应,Ca2+,Mg2+等阳离子被固定到树脂交换基团上面,被交换下来的H+向树脂的孔道中-扩散,最终扩散到水中。
(1)边界水膜内的扩散
水中的Ca2+,Mg2+等阳离子向树脂颗粒表面迁移,并扩散通过树脂表面的边界水膜层,到达树脂表面;
(2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散)
Ca2+,Mg2+等阳离子进入树脂颗粒内部的交联网孔,并进行扩散,到达交换点;
(03)离子交换
Ca2+,Mg2+等阳离子与树脂基团上的可交换的H+进行交换反应;
(4)交联网孔内的扩散
被交换下来的H+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散。
(5)边界水膜内的扩散
最终扩散到水中。
鉴于离子交换树脂反应的可逆性,反应后的树脂通过处理,重新转化为原来的离子交换树脂,这样又可以进入下一循环,其循环次数视所用树脂类型不同而定。
『伍』 什么叫离子交换树脂的选择性与什么因素有关
什么是离子交来换源树脂的选择性?
离子交换树脂的选择性是指离子交换树脂能吸附的金属离子,污水中有很多金属离子而离子交树脂不可能可以把所有的金属离子都吸咐干净的,有一些金属离子树脂对它的吸附能力是比较弱的而有一些则比较强,也就是说离子交换树脂只能针对性的吸附某一些金属离子,这就是离子交换树脂的选择性。
离子交换树脂的选择性怎样?
离子交换反应和其他化学反应一样,完全服从质量作用定律。离子交换亲和力,也就是离子交换树脂对水中金属离子的吸附能力。离子交换树脂对离子的吸附能力与离子半径大小和离子所带的电荷数有关。离子交换树脂的吸附能力与金属离子的电荷数、价态和金属离子的半径成正比。
离子交换树脂的选择性:
经过实验证明,低浓度、常温下,离子交换树脂对不同离子的吸附能力顺序有下列规律。
阳离子交换树脂对金属离子的吸附顺序是:
Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。
强碱性阴离子树脂对阴离子的吸附顺序是:
SO42->NO3->CI->HCO3->OH-。
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附顺序是:
OH->柠檬酸根3->SO42->酒石酸根2->草酸根2->PO43->NO2->Cl->醋酸根-
>HCO3-。
『陆』 离子交换树脂的选择原则是什么
离子交换树脂的吸附交换原理:
离子交换树脂本身的离子一般是低价离子,所以离子交换树脂在与水接触时,根据树脂的吸附选择性,会将水中的高价离子吸附,将低价离子释放,而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合,成为无害的物质,而在实际使用的过程中,经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用,比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用,从而达到软化水的目的。
离子交换树脂的吸附顺序:
1.离子交换树脂对阳离子的吸附顺序:
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
2.强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:
SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
3.弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:
OH- > 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
详情点击:离子交换树脂的选择性
『柒』 离子交换树脂和吸附树脂为什么必须是交联结构
离子交换树脂的交联度是什么?
离子交换树脂中含交联剂的重量称为离子交换树脂的交联度,一般以百分比表示。交联度是骨架结构的重要因素,离子交换树脂的交联度越高,树脂的孔径越紧,选择性较强,含水量越少,交换容量越高,机械强度越好。交联度越低,吸水量就越大,交换速度快,一般树脂的交联度在4-14%之间,交联度为7%左右的性能是比较理想的。
树脂交联度与哪些性能相关?
1.树脂的交联度与树脂的再生:
一般情况下,交联度低的树脂,再生比较容易,且再生的时间要短一些,相反交联度越高的树脂,再生比较困难,且再生反应时间较长,一般来说强酸性树脂和强碱性树脂再生比较困难,而弱酸性或弱碱性树脂再生比较容易,凝胶型树脂再生反应时间比较长,而大孔型树脂反应时间较短。
2.树脂的交联度与树脂的密度:
树脂的交联度与密度息息相关,一般情况下,交联度越高的树脂,密度就越高,而强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性树脂,大孔型树脂的密度要比凝胶型树脂较低一些。
3.树脂的交联度与树脂的选择性:
一般情况下,交联度高的树脂对离子的选择性更强一些,大孔型树脂的选择性要小于凝胶型树脂,这种选择性在稀溶液中较大,在浓溶液中较小。
4.树脂的交联度与树脂的耐用性:
交联度低的树脂较易碎裂,但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂,具有较高的交联度者,结构稳定,能耐反复再生。
5.树脂的交联度与高分子骨架:
树脂的骨架就是由化学单体和交联剂组成的,比如说比较经常使用的聚苯乙烯树脂,其化学单位是苯乙烯,交联剂为二乙烯苯,共聚后生成球形小颗粒,再将离子交换基团引入。树脂中引入的离子交换基团不同,其能交换的离子种类也不同。例如:
1.引入磺酸基(-SO3H)时为强酸阳离子交换树脂
2.引入羧酸基(-COOH)时为弱酸阳离子交换树脂
3.引入胺基[N(CH3)3OH]时则生成强碱阴离子交换树脂
4.引入亚胺基[N(CH3OH)2]时则生成弱碱阴离子交换树脂。
『捌』 离子交换色谱的原理以及阴阳离子交换树脂的特性
离子交换树脂的结构:
离子交换树脂主要由高分子骨架和活性基团两部分组成,高分子骨架是惰性的网状结构骨架,是不溶于酸或碱的高分子物质,常用的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到树脂的骨架。
而活性基团不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成,可交换离子能够决定树脂所吸附的离子,比如可交换离子为H型阳离子交换树脂,那么这个树脂能够吸附的离子,就是H型阳离子,而官能团离子能够决定树脂的“酸"、“碱"性和交换能力的强弱,比如官能团离子是强酸性离子,那么树脂就是强酸性离子交换树脂。
离子交换树脂的内部结构:
1.凝胶型树脂是由纯单体混合物经缩合或聚合而成的,结构为微孔状,合成的工艺比较简单,孔径大概在1-2nm左右,凝胶型树脂的操作容量高,产水量高,物理强度好,且再生效率高,被广泛应用在食品饮料加工,超纯水制备,饮用水过滤,硬水软化,制糖业,制药等领域。
2.大孔型树脂的孔径一般在10nm左右,在树脂中孔径是比较大的,所以被称为大孔型树脂,且孔径不会随着周围的环境而变化,能够弥补凝胶型树脂不能在非水系统中使用的缺点,吸附能力非常强大,不易碎裂,耐氧化好,操作容量高,能够应用在医药领域、除重金属污染、药品纯化、水处理中除去碳酸硬度、冷凝水精处理等领域。
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『玖』 如何选择离子交换树脂
在选择离子交换树脂的时候需要注意以下问题
颗粒尺寸:
树脂一般是颗粒状的固体,离子交换树脂颗粒的尺寸是非常重要的一个因素,树脂颗粒太大,反应速度就比较慢一些,树脂颗粒小,反应的速度就快一些,但是树脂的颗粒太小,液体通过时的阻力就会增大,所以一般树脂的尺寸都是经过严格的筛选之后,才能够确定,一般树脂的颗粒尺寸在0.4-06mm左右。
交联度:
树脂中含交联剂的重量称为离子交换树脂的交联度,一般以百分比表示。树脂的交联度与树脂的再生、密度、选择性、耐用性都是息息相关的,交联度越高,树脂的再生就比较困难、密度就越高、选择性更强、耐用性也好一些,交联度越低则相反。一般树脂的交联度在4-14%之间,交联度为7%左右的性能是比较理想的。
耐热性:
树脂无论是储存还是使用,都需要考虑到温度的问题,不同的树脂因为使用的材质不同,具有不同的耐温性,一般超纯水设备树脂可耐100℃或更高些的温度,而H型应在100~120℃下使用。苯乙烯系阴树脂、强碱性阴离子交换树脂的使用温度不超过50~60℃,弱碱性阴离子交换树脂可在80℃下使用,丙烯酸系强碱性阴树脂的使用温度应低于38℃。
交换容量:
离子交换树脂的交换容量,简单来说就是树脂能够交换多少离子,一般单位是meq/g(干树脂)或 meq/mL(湿树脂),交换容量可以分为三种,分别是“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”
价格:
进口离子交换树脂的价格要比国产树脂要高一些,除了制造成本以外,价格里面还包含了进出口关税、运费等因素,所以在价格上要比国内的树脂高一些,而且市场也会对树脂的价格造成影响,例如之前的中美贸易战,就会对美国进口的树脂有一定的影响,价格会有一定上调。