阳离子交换树脂反应方程式

A. 钠型阳离子交换树脂软化硬水方程式

采用离子交换方法抄,可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除,以氯化钠(NaCl)代表水中无机盐类,水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：
1、阳离子交换树脂：R—H+Na+ R—Na+H+
2、阴离子交换树脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
由此可看出,水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代,而反应生成物只有H2O,故达到了去除水中盐的作用.

B. 阳离子交换树脂的物理性质

1、离子交换树脂颗粒尺寸：

离子交换树脂一般呈颗粒状，树脂颗粒的尺寸是非常重要的，如果树脂颗粒尺寸大的话，反应速度就比较慢一些，而树脂颗粒尺寸小，反应速度较快，但是液体通过的阻力也比较大，需要较高的工作压力，所以树脂颗粒的大小一般是经过严格筛选才能够确定，大多数的树脂的尺寸的有效粒径在0.4～0.6mm左右。

2、离子交换树脂的密度：

离子交换树脂的密度有两种，一种是树脂干燥时的密度，被称为真密度，另外一种是树脂湿润时的密度，被称为视密度。树脂的密度和树脂的交联度是息息相关的，交联度高的树脂密度一般也较高，而强酸性或强碱性的树脂要比弱酸性或弱碱性树脂的密度高一些。

3、离子交换树脂的溶解性：

离子交换树脂一般情况下是不溶性物质，不过树脂在合成的过程中，可能会加入一些聚合度较低的物质，就会导致树脂在工作时将这些物质溶解出来，根据统计交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大，我们在选择树脂时也要考虑到树脂溶解性能不能符合自己的要求。

4、离子交换树脂的耐用性：

离子交换树脂在运输、储存、使用时，树脂可能会发生摩擦、膨胀或者收缩等变化，长期使用后，还可以会发生树脂破损等现象，所以在选择树脂时，树脂的机械强度和耐磨性也是非常重要的一点，一般交联度低的树脂，耐磨性也较低。

5、离子交换树脂的膨胀度：

离子交换树脂体内本身就含有一定的水分，还有其他的亲水基团，使用树脂在与水接触时，就会发生树脂膨胀的现象，树脂在转型时，也会发生膨胀，比如树脂由氢型转为钠型时，树脂就会发生膨胀，一般情况下，树脂的交联度越低，膨胀度就越大，所以在树脂在装填时需要根据树脂膨胀的大小，确认树脂装填的高度。

6、离子交换树脂的水分：

一定离子型态的树脂其颗粒内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。同种树脂，不同的离子型态，其含水量也是不同的。为此，国家标准也规定了各种树脂在特定的离子型态下的含水量。树脂在使用的过程中，随着各种因素对树脂的损害，其含水量也会发生变化。因此，树脂含水量的变化大小，也是判断树脂受损性程度的依据之一。

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C. 阴阳离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(3)阳离子交换树脂反应方程式扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

D. 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)。

E. 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的区别和用法

阳离子交复换树脂：活性基团为制阳离子，比如氢离子，钠离子等。树脂上的活性基团与上样液中的阳离子发生交换，那么氢离子或钠离子流出，上样液中的阳离子留在了树脂上，再经过洗脱，将目的物阳离子洗脱下来，从而达到分离纯化的目的。阴离子交换树脂：活性基团为阴离子，比如氢氧根离子，氯离子等。上样液中的阴离子与氢氧根离子或氯离子发生交换，目的物结合到了树脂上，再洗脱下来。树脂用法：以阳离子树脂为例。1，树脂用50~60℃热水泡，不时搅拌，开始每隔15分钟换水一次，换4次，再每隔半小时换水一次，换4次。此时水应为透明，若不透明还有其他颜色或浑浊，继续水洗。2，树脂装柱。用1N盐酸缓慢流过树脂柱，大约每小时走1.5倍柱体积，共走3~4柱体积，换去离子水冲柱至中性。3，用1N 氢氧化钠缓慢流过树脂柱，大约每小时走1.5倍柱体积，共走3~4柱体积，换去离子水冲柱至中性。4，重复2，树脂变为氢型。不重复2，树脂为钠型。 一般树脂厂商都会告诉你如何处理活化的。

F. 阳离子交换树脂的简介

离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些回离子较答为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5~1.0mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分 ：
1. 强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。
2.弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行交换。
阳离子树脂是以苯乙烯和二乙烯苯聚合， 经硫酸磺化而制得的聚合物。 生产过程中不含有明 胶及其它任何动物提取物。阳离子交换树脂遇水可将其本身的某一种具有活性的离子和水中某电离子相互交换，即发生置换反应，去除水中可溶解的离子。阳离子交换树脂有粉状和球状，都是人工合成的。

G. 氢型阳离子交换树脂的主要反应可表示二；2HR+M2+

氢型阳离子交换树脂的主要反应可用下式表示：2R — H ＋ M2＋ MR2 ＋ 2H＋

H. 阳离子交换树脂的使用过程

什么叫使用过程？是反应过程吗？还是前处理、使用、再生的过程？

I. 阳离子交换树脂的用途和原理

(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。
(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。

J. 阳离子交换膜与阳离子交换树脂

阳离子交换树脂是阳离子在通过树脂的时候，被树脂吸附或者与树脂上的其他阳离子专进行交换，而阴离属子不吸附和交换。阳离子交换膜的交换机理和阳离子交换树脂的交换机理是不一样的，该膜是一种具有选择性透过的膜，阳离子可以通过，使阳极区和阴极区的阳离子得以互相交换，阴离子无法投过该膜，无法达到交换的目的。重点理解“交换”这个概念，前者在树脂上进行的离子置换，而后者是两极区之间离子的相互迁移，达到交换目的。