离子交换剂是指具抄有离子交换能力的固体物质,依其可交换离子的种类,可分为阳离子剂和阴离子剂两大类。最主要的当属合成树脂。离子交换树脂可分别按照功能、内部结构、聚合物单体种类和用途分类。
离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,其中,阳离子交换树脂分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂,阴离子交换树脂分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。
其有效官能团为显示酸碱性的官能团,显强酸性的如磺酸基,弱酸性的有羧基、酚羟基、磷酸基团等,强碱性的有胍基、脒基、γ-吡喃酮基等,弱碱性的有氨基,亚胺基、吡啶基等。
2. 离子交换树脂的定义
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂,其结构式可简单表示为R—SO3H,式中R代表树脂母体,其交换原理为 2R—SO3H+Ca2+—(R—SO3)2Ca+2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为
R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH-
由于离子交换作用是可逆的,因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤,可恢复到原状态而重复使用,这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,进行再生。
离子交换树脂的用途很广,主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。
3. 离子交换树脂系统的离子交换树脂基本类型
1、 强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
2、 弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
3、 强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
4、 弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
注:不论强碱性还是弱碱性树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
4. 离子交换树脂的命名方式
离子交换抄树脂的命袭名方式:
离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成,第一位数字代表产品的分类,第二位数字代表骨架的差异,第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。第一、第二位数字的意义,见表8-1。
表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义
代号 0 1 2 3 4 5 6
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螫合性 两性 氧化还原性
骨架名称 苯乙烯系丙烯酸系 醋酸系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
大孔树脂在型号前加“D”,凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。如D011×7,表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂,其交联度为7。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母),A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母),如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂,亦分别代表阳树脂和阴树脂。
5. 离子交换树脂按作用和用途可分为哪几种
1、强酸性阳离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性,树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子,这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。
强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用,如强酸性阳离子交换树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
2、弱酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。
弱酸性阳离子交换树脂离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5-14)起作用,这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
3、强碱性阴离子交换树脂
强碱性阴离子交换树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性,这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
强碱性阴离子交换树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
4、弱碱性阴离子交换树脂
弱碱性阴离子交换树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性,这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
弱碱性阴离子交换树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附,只能在中性或酸性条件(如pH1-9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
6. 各种型号离子交换树脂
离子交换树脂有很多不同的型号,各种可以归类为不同的系列。
◇食品级树脂系列
1、C100EFG用于软化水,脱盐水,纯水和高纯水制备,污水处理,味精制造,医药提纯,化工催化,稀有金属分离等方面也有应用。
2、C104Plus还可用于从水溶液中选择性地回收过渡金属。弱酸性阳树脂被越来越多地应用于废水处理、降低环境污染等一些特殊应用领域。
3、C-107E软化水树脂应用于水处理中去除碳酸盐类,在较短的接触时间里对碱土金属具有很强的摄取能力。树脂主要应用于水的软化和脱盐。C-107E软化水树脂也可以用于选择性地回收水溶液中的过渡金属。
4、SR1LNa食品级树脂是一种颗粒均匀,凝胶型强酸性阳离子交换树脂。它具有极佳的物理、化学及热稳定性。SR1LNa 系根据离子交换树脂在生产过程中不得使用含氯溶剂的特殊规范下所开发出来的,因此适合使用于饮用水软化及相关食品加工(如蔗汁除钙处理等)的应用上。SR1LNa食品级树脂具有最佳物性和化学特质,符合饮用水业界的最严谨要求。非常适用于居家、政府、食品饮料行业水处理软化。
5、HCR-S/S 是通过食品级软化树脂,主要应用于饮用水以及食品行业的水质软化树脂。其生产过程中使用特殊的欧洲工艺,没有使用对人体有害的溶剂。
HCR-S/S卫生级软化树脂可以用于卫生要求比较高的食品、饮料、医药等行业的水质软化等。
◇强酸性阳离子交换树脂系列
1、C100, 强酸苯乙烯系树脂, 高交换容量,软化除盐树脂。
2、C100E, 强酸苯乙烯系树脂, 特别适用于家用或工业软化水的制备。
3、C120E, 强酸苯乙烯系树脂, 专为硬水软化设计,特别适用于小型家用。
4、C100×10, 强酸苯乙烯系树脂, 抗氧化性能优越,在混床中和阴离子有良好分离性能。
5、C150, 大孔强酸苯乙烯系树脂, 优良的耐磨和抗渗透冲击性能,适用于凝结水处理,连续交换及特殊应用。
6、C160, 大孔强酸苯乙烯系树脂, 极高的交联度,高交换容量,专为Quentin工序提供,用于处理工业废水,具有极好的抗氧化性能。
◇弱酸性阳离子交换树脂系列
1、C104E, 大孔弱酸丙烯酸系树脂,高交换容量,良好的动力学特性。
2、C105, 弱酸丙烯酸系树脂, 高交换容量,能除去暂时的硬度和碱度,并提供E极产品。
3、C106, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 极好的抗渗透冲击性能,供特殊用途,用于氨化凝结水和抗生素固定。
4、C107E, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 专为家用小型筒型交换器设计。
5、C115E, 弱酸甲基丙烯酸系树脂, 适用于特殊应用(制药,抗生素的固定)和Carix工序。
◇强碱性阴离子交换树脂系列
1、A400, 强碱苯乙烯系树脂, 高效除盐时有良好的动力学特性。
2、A600, 强碱苯乙烯系树脂, 用于制备高纯水,有良好的除硅能力。
4、A200, 强碱苯乙烯系树脂, 高机械强度,适用于在逆流再生中除硅和盐。
5、A500, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 高交工作换容量,极高的机械强度和抗渗透性能,适用于凝结水处理和连续的交换系统,良好的除硅能力。
6、A500P, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 用于处去有机杂质和糖汁脱色。
7、A510, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 高交工作换容量,极高的机械强度和耐渗透性能,适用于除盐,流化床和连续的交换系统。
8、A850, 强碱丙烯酸系树脂, 高机械强度,易除去有机物,能反复使用,耐有机物污染,适用于除去水中的盐和糖汁脱色。
9、A870, 强碱丙烯酸系树脂, 高交换容量,易除去有机物,能反复使用,耐有机物污染,适用于水脱盐。
◇弱碱性阴离子交换树脂系列
1、A100, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 抗有机物污染,良好的耐渗透性能,选择性去除水和蔗糖中的盐。
2、A103S, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 葡萄糖和其它有机溶液除盐,脱色时有较高的交换容量,同样适用于乳清去除灰分。
3、A105, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 具有杰出的抗渗透冲击和有机物污染性能。特别适合于连续交换系统。
4、A830, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 高交换容量,适用于海水中除去硫酸盐,废水中和。
5、A845, 弱酸丙烯酸系树脂, 高交工作换容量,去除有机物或有机溶液(糖汁,凝胶)中的盐。
◇漂莱特混床树脂系列
1、MB400,混床抛光树脂, 生产高纯无硅脱盐水,电导率可达小于0.1uS/cm。
2、MB400QR,混床树脂,生产高纯无硅脱盐水,电导率可达小于0.1uS/cm。
3、MB35,混床树脂,生产高纯无硅脱盐水,电导率可达小于0.1uS/cm。
4、MB37,混床树脂, 不可再生的圆筒装置,可提供<0.1uS/cm的纯水。
7. 请教什么是“离子交换树脂”,谢谢了!
离子交换树脂分为阴阳两种类型,阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性,阴专离子交换树属脂分为强碱性和弱碱性。水通过阳离子交换树脂时变为酸性,再通过阴离子交换树脂变为中性后回到水族箱中,因此使用离子交换树脂时,要强酸性与强碱性、弱酸性与弱碱性配对使用,离子交换树脂依其听附对象的不同又分为H型,OH型CI型和NA型,水族箱适用NA型,(钠型)其目的是软化水质。阳离子交换树脂的再生可用5%--10%盐酸、0.5%--5%硫酸、10%的食盐水或海水其中之一种,阴离子交换树脂的再生可用2%--10%氢氧化钠、2%--4%氨水或10%食盐水其中之一种,均浸泡24小时。离子交换树脂也是一种化学滤材。
8. 按离子交换树脂的结构如何划分离子交换树脂的种类
答:按离子交换树脂的结构,树脂可分为:
(1)
凝胶型树脂:用普通聚合法制成的离版子交换树脂都是由许权多不规则的网状高分子构成的,类似凝胶,这种树脂抗氧化性和机械强度较差,易受有机物污染。
(2)
大孔型树脂:大孔型树脂是由小块凝胶型树脂构成,孔眼存在于这些小块凝胶型之间,这样制出的树脂内部及表面有大量的网孔,且能除去胶体硅及大型分子化合物,抗有机污染能力也有所提高。
(3)
超凝胶型树脂:超凝胶型树脂机械强度较好,可以与大孔型树脂相比。
(4)
均孔型强碱型阴树脂:均孔型强碱型阴树脂可以防止有机物中毒,其对有机物的吸者是可逆的,所以不会被污染。
9. 关于离子交换树脂的介绍
离子交换树脂可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类,它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类,阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类 (或再分出中强酸和中强碱性类)。
强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个 离子交换树脂
反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液 离子交换树脂
中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
10. 离子交换树脂分类方法主要有哪4种
根据所带的功能团的特性,离子交换树脂可分为:强酸性阳离子树回脂、弱酸性阳离子树答脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂和其它树脂。
带有酸性功能基、并能与阳离子进行交换的称为阳离子交换树脂,
带有碱性功能基并能与阴离子进行交换的称为阴离子交换树脂。
基于功能基上酸、碱有强弱之分,离子交换树脂又可细分为强酸性(一SO,H)、中强酸(一PO(OH))及弱酸性(一COOH)、强碱(一N+R,C)、弱碱性(一NH,,—NRH,-NR)离子交换树脂。
在强碱性离子交换树脂中将含有[(N+(CH3);Cl)]的树脂叫强碱I型树脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0H]的树脂叫强碱Ⅱ型树脂。
带有鳌合基、氧化还原基、阳阴两性基的树脂;分别称为整合树脂、氧化还原树脂和两性树脂。
上述树脂通常都用酸、碱、盐再生,而弱酸弱碱的两性树脂可用热水再生,故弱酸弱碱的两性树脂又称热再生树脂.