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。
② 什么叫离子交换树脂
什么是离子交换树脂?
离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
离子交换树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强,更有弹性的结构和更大的容量(按体积计)。虽然大多数IX树脂的化学组成是聚苯乙烯,但某些类型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予离子交换树脂其分离能力,并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括:
1.强酸阳离子交换树脂
由聚苯乙烯基质和磺酸盐(SO 3 -)官能团组成,其中带有钠离子(Na 2+)用于软化应用,或氢离子(H +)用于脱矿质
2.弱酸阳离子交换树脂
树脂由丙烯酸聚合物组成,该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子(H +)的高亲和力,弱酸阳离子交换树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
3.强碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成,以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子交换树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型强碱阴离子交换树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。
4.弱碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成,然后用二甲胺胺化。弱碱阴离子交换树脂
的独特之处在于它们不具有可交换的离子,因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。
5.螯合树脂
螯合树脂是最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下,树脂基质由聚苯乙烯组成,尽管多种物质用于官能团,包括硫醇,三乙基铵和氨基膦等。
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③ 怎么选择离子交换树脂
选择离子交换树脂来的一自般原则是选择交换容量大、容易再生、而且使用耐久的树脂。具体来说:交换容量越大则同体积的树脂能吸附的离子越多,一个交换周期的制水量也越大。从这一角度出发,弱酸或弱碱性树脂比强酸或强碱性的树脂交换容量大。另外,在同类树脂中,由于树脂的交联度不同,交换容量也不同。选择树脂时应注意。
④ 哪个设计院能设计离子交换树脂精细化工项目
废旧离子交换树脂属于工业废物,至于工厂哪个部门管理,就看各个工厂是怎么规定的了,但其下一步流向显然需要工厂环保部门参与,必须卖给有资质的企业。
⑤ 离子交换树脂
常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前,先将水质硬度降低的一种前处理程序。
详细资料可参考www.nongsuofenli.com
软化机里面的球状树脂,以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。在离子交换过程中与离子交换剂交换基团作用能力强的离子从溶液中分出而进入交换剂,被交换离子则从交换剂分出而进入溶液。离子交换分离常在柱式设备中进行。由于操作方法的不同离子交换法又可分为淋洗法和排代法等。将离子交换剂装入交换柱中,含被分离物质的溶液由柱顶加入,使之在交换柱顶端发生交换吸附,然后用一种溶液(淋洗剂或排代剂)连续流过交换柱,使被分离离子在柱中实现多次离子交换吸附和解吸,最后达到不同离子间的分离。离子交换法的关键在于选择合适的离子交换剂和吸附、淋洗的条件。交换剂中交换基团的性质,交联度、粒度和交换容量的大小,对交换过程有重要影响。往溶液中加入络合剂可提高离子交换法的选择性,以获得更加良好的分离效果。
⑥ 什么是离子交换树脂
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构专、不溶性的高分子化合物。属通常是球形颗粒物。
离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种,凡具有物理孔结构的称大孔型树脂,在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”,分类属碱性的,在名称前加“阴”。如:大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
离子交换树脂还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)。
⑦ 如何选择好的离子交换树脂
用于提取、分离、吸附及精制等不同目的的实验,需要选择不同性能的离子交换树脂,这对于实验结果是至关重要的。
一般说来,如果吸附的物质是无机阳离子或有机碱时,宜用阳离子交换树脂,比如,测定疏时,为了分离Fe3+与SO42-,可选用强酸性阳离子交换树脂
如果吸附的物质是无机阴离子或有机酸时,则宜用阴离子交换树脂,比如测定Al3+时,为了排除千扰需要除去Fe3+,这时可选用强碱性阴离子交换树脂。
当然有时也利用阴离子交换树脂吸附金属离子,这时,金属离子往往是带负电荷的络离子。氨基酸的两性物质,使用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂皆可。
确定了阴、阳离子交换树脂以后,尚须确定交换基的种类,比如,对于吸附性强的离子,可采用弱酸性或弱碱性离子交换树脂,对于吸附性弱的离子,则应采用强酸性或强戚性离子交换树脂。
在数种离子存在的情况下,其操作程序是先使用吸附性弱的离子交换树脂,然后依次用吸附性强的离子交换树脂。当用树脂作催化剂或抗菌剂时,应选择强酸型或强戚型离子交换树脂。
在此基础上,再选择离子交换树脂的其它性能,例如,要尽量选择交换容量大的树脂,一般实验多选用均匀的球形产品,粒度在80〜100目之间,最好不要粉碎,粉碎后的交换能力不均匀。
同时要考虑树脂对化学试剂的稳定性,多数情况下阳离子交换树脂比阴离子交换树脂稳定。常选用的是苯乙烯强酸性阳离子交换树脂,它是最稳定的一种。此外,还要考虑树脂的耐热性,在这方面较好的是苯乙烯强酸性阳离子交换树脂。
⑧ 请给我介绍一下离子交换树脂
知识:离子交换树脂
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。
⑨ 请问离子交换树脂哪个好
离子交换树脂的厂家有非常的多,就目前来说,国内的树脂还是可以的,但是如回果要求比较严格的话答,一般还是会选择使用进口的树脂。
而比较大型的进口离子交换树脂厂家主要是:三菱、朗盛、漂莱特、罗门哈斯以及陶氏,这几家其实没有说哪个好或者哪个不好,最重要的是能够满足自己的需求。
⑩ 离子交换树脂的选择原则是什么
你这问题问的太笼统,我就拿离子交换树脂在水处理工业上的应用为例说明如下:
离子交换原理
应用离子交换树脂进行水处理时,离子交换树脂可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号电荷的离子相互交换而达到净化水的目的.
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时,发生如下反应:
2RH + Ca2+ → R2Ca + 2H+
RH + Na+ → RNa + H+
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时,其反应为:
ROH + Cl- → RCl + OH-
2ROH + SO42- → R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子(Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等)分别被吸着在树脂上,树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型,而树脂上的H+、OH-则进入水中,相互结合成为水,从而除去水中的杂质离子,制得纯水.
H+ + OH- → H2O
离子交换树脂的离子与水中的离子之间所以能进行交换,是在于离子交换树脂有可交换的活动离子.而且因为离子交换树脂是多孔的,即在树脂颗粒中存在着许多水能渗入其内的微小网孔,这样使树脂和水有很大的接触面,不仅能在树脂颗粒的外表面进行交换,而且在与水接触的网孔内也可以进行这一交换.