1. 什么叫阳离子交换什么叫阴离子交换
、离子交换树脂的组成
离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构专高分子化合物,其结构由三部分组成属:不溶性的三维空间网状骨架,连接在骨架上的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。
阳离子交换树脂:骨架上结合有磺酸基(-SO3H)(强酸性阳离子交换树脂)或羧酸基(-COOH)(弱酸性阳离子交换树脂)。
阴离子交换树脂:骨架上结合有季铵基(强碱性阴离子交换树脂),伯胺基、仲胺基、叔胺基(弱碱性阴离子交换树脂)。
二、离子交换树脂的分类
按骨架结构不同:凝胶型(干态无孔,吸水后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、更多的孔)。
根据所带的功能基团的特性:阳离子交换树脂(带酸性功能基,能与阳离子进行交换)、阴离子交换树脂(带碱性功能基,能与阴离子进行交换)和其它树脂。
2. 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的区别和用法
阳离子交换树脂:
1.
阳离子交换树脂是在交联为7%的苯乙烯,二乙烯共聚体上带有磺酸基(-
SO3
H)的阳离子交换树脂,是一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂。它在碱性、中性、甚至酸性介质中都显示离子交换功能。本产品具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。主要用于锅炉硬水软化和纯水制备,也用于湿法冶金、制糖、制药、味精行业,以及作为催化剂和脱水剂。
2.
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。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。这类阳离子交换树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
阴离子交换树脂:
1.
阴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。
阳离子交换树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学品使离子交换反应以相反方向进行,使阳离子交换树脂的功能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阴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。
3. 什么叫做阳离子交换
如:根毛外表面附着的一些氢离子,可以与土壤溶液中的钾离子或钙离子交换.
交换的结版果是:钾离子和钙离权子附着在根毛表面.氢离子进入土壤溶液.
这样细胞就可以把钾离子与钙离子吸收到植物体内.
这种过程叫做交换吸附. 同理,阴离子之间也可以发生交换吸附.
4. 阳离子交换器中二氧化碳怎样产生
都是先阳离子,再阴离子。经过阳离子交换柱后释放H+,阳离子出水是偏酸性的,经过阴离子后(释放的OH-与H+中和)变成中性的,纯水。其实在工业上,都是阳离子交换器+脱碳塔+因离子交换器,这样的设计是为了在阳床产水(酸性,碳酸根会生成二氧化碳气体)在脱碳塔中脱掉大量二氧化碳,从而降低阴床负荷(因为大量碳酸根被转化成二氧化碳气体以物理方式去掉了)。
5. 离子交换
化学式《2RH + Ca2+ ↔ R2Ca + 2H+ 》中各化学符
号与整个化学式的意思:
2RH : 阳离子交换树脂的两个阳离子交换基团 ;
Ca2+ :正两价的钙离子 ;
R2Ca :正两价的钙离子交换到树脂的基团上了 ;
2H+ : 离子交换后交换液中出现的两个氢离子 。
化学式表示:含正两价钙离子的溶液经过阳离子交换
树脂后,钙离子留在了树脂结构上,而树脂结构上的
氢离子被置换下来出现在溶液中。也就是溶液中钙离
子少了,氢离子多了。(至於多多少,少多少,要看
交换效果)
化学式《ROH + NaHSiO3 ↔ RHSiO3 + NaOH》中各化学
符号与整个化学式的意思是:
ROH : 交换基是氢氧根的阴离子交换树脂的离子交换基团 ;
NaHSiO3:酸式硅酸钠 ;
RHSiO3 : 酸式硅酸根交换到阴离子树脂上了 ;
NaOH :氢氧化钠 。
化学式表示:含有酸式硅酸钠的溶液经过阴离子交换树脂
后,酸式硅酸根留在了阴离子交换树脂上,而树脂上的
氢氧根到了溶液中与原来溶液中的钠离子组成氢氧化钠。
同上所述,交换彻底与否,要看交换效果。
注::上述文中“R”是“离子交换树脂”的意思;
RH ……阳离子交换数脂(可以形象的写为R.H+) ,
可被阳离子交换的是“H+”.
ROH……阴离子交换树脂(可以形象的写为R.OH-) ,
可被阴离子交换的是“OH-”。
6. 阳离子交换树脂的工作原理是怎么样的
阳离子交换树脂吸附交换原理
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。
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)。
其实阳离子交换树脂在我们实际使用过程中,一般都是将树脂变味其他离子形式进行运行,以满足各种场景使用需求。例如经常会将强酸性的阳离子交换树脂和NaCl一起转变为钠型的树脂后再投入使用,当树脂置换过程中就会放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,除去这些离子。反应时没有放出H+,可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。
而且这类树脂以钠型状态运行使用后,可直接用盐水对树脂进行再生(不用强酸)。
7. 阳离子交换树脂的用途和原理
阳离复子交换树脂是水处理中常制用到的一种树脂,主要作用就是去除水中的阳离子,以降低水质的硬度。
离子交换树脂的用途:
1、工业超纯水处理工艺是工业超纯水制备中应用最广泛的工艺之一。
2、食品工业离子交换树脂可用于制糖、味精、白酒精制、生物制品等工业装置上。
3、离子交换树脂在制药工业中发挥着重要的作用,开发新一代抗生素,提高原有抗生素的质量,链霉素的成功开发是一个突出的例子。
4、在合成化学和石油化学工业中,常用酸和碱作有机合成中的酯化、水解、酯交换和水合催化剂。
5、电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
6、湿法冶金和其它离子交换树脂可用于从贫铀矿石中分离、富集和纯化铀,以及提取稀土元素和贵金属。
离子交换树脂的原理:
离子交换树脂一般分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂,离子交换树脂主要是通过树脂内的功能基团,一般树脂中的离子都是低价离子,利用了树脂对高价离子的吸附性,将溶液中的高价离子吸附,释放出树脂中的低价离子,这时树脂中的离子与溶液中的离子进行交换,而这些低价离子会和水中的其他成分结合成为对人体无害的物质。
8. 阳离子交换树脂的离子交换量是什么意思
离子交换树脂的交换容量:
交换容量指的是离子交换树脂能够交换的离子的数专量,交换容量一般和属离子交换树脂内的活性基团数成正比,离子交换树脂的交换容量分为三种,分别是“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”
1.总交换容量:表示每meq/g(干树脂)或 meq/mL(湿树脂)能够进行交换的化学基团的总量,打个比方,比如总共有25毫升树脂,交换容量为 1 meq/mL的树脂,总交换容量就是25meq/mL。
2.工作交换容量:表示树脂在一定的条件下,能够进行交换的能力,主要与树脂的种类、温度、进水的流速、总交换容量等因素有关,根据树脂的使用环境、条件的不同,树脂的交换容量也会不同。
3.再生交换容量:再生交换容量指的是,树脂在吸附饱和,进行再生之后,树脂还能够有多少交换容量,再生交换容量除了和树脂本身的性能有关以外,主要就是和树脂再生时使用的再生剂有关,再生交换容量一般是总交换容量的70-80%。
9. 什么是阳离子交换容量(CEC),名词解释定义
阳离子交换其实是复分解反应的一种。
复分解反应,是四大基本反应类型之一。复分解反应是由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。复分解反应的实质是发生复分解反应的两种物质交换离子,结合成难电离的物质——沉淀、气体或弱电解质(最常见的为水),使溶液中离子浓度降低,化学反应即向着离子浓度降低的方向进行。可简记为AB+CD→AD+CB。
基本条件:发生复分解反应的两种物质能在水溶液中交换离子,结合成难电离的物质(沉淀、气体或弱电解质)。
1、碱性氧化物+酸:酸的酸性较强(如盐酸、硫酸、硝酸等),可发生反应。
2、酸+碱(中和反应):任何酸和任何碱都能发生中和反应。
3、酸+盐:强酸制弱酸;交换离子后有沉淀;强酸与碳酸盐反应;满足一个条件即可发生反应。弱酸一般不和强酸盐反应,但氢硫酸可以和硝酸铜或硫酸铜反应,生成硫化铜的沉淀,这是弱酸制强酸的特例。
4、碱+盐:强碱能与铵盐反应;两种反应物都可溶、交换离子后有沉淀、水、气体三者之一;满足一个条件即可发生反应。能产生气体的只有强碱与铵盐反应这一种,因为氢氧化铵受热时不稳定,容易分解为氨气和水,实验室用氯化铵和氢氧化钙制取氨气,生成氯化钙,水和氨气。
5、盐+盐:两种反应物都可溶,交换离子后有沉淀、水、气体三者之一,满足一个条件即可发生反应。
希望我能帮助你解疑释惑。
10. 土壤阳离子交换作用有哪些特点
土壤阳离子抄交换量是袭随着土壤在风化过程中形成,一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小,肉眼便看不见。这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒 ,就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子,如钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、氢(H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。这些带负电的颗粒(粘粒)吸引、保持并释放带正电的养分颗粒(阳离子) 。有机质颗粒也带有负电荷,吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。
土壤保持和交换阳离子的能力用阳离子交换量(CEC)来表示,可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源,是改良土壤和合理施肥的重要依据。