① 离子交换剂的交换功能
根据交换基团的性质,离子交换剂分为两类:阳离子交换剂,交换基团是酸基,电离后形版成固定的阴权离子,而可迁移的阳离子能与溶液中的阳离子进行交换;阴离子交换剂,交换基团是胺基,电离或与酸作用后形成固定的阳离子,而可迁移的阴离子能与溶液中的阴离子进行交换。对离子交换剂的基本要求是:交换容量(每克干离子交换剂能交换离子的毫克当量数)大,交换反应的选择性高,对化学、热、机械和辐照的稳定性好,交换速率高,溶胀性小。
② 阴离子交换剂的活性基团带正电荷 这句话对吗
如果你只想去除原水中的硬度,那么采用钠型阳树脂即可,工作原理如下
Na型强酸性阳树脂与原水中硬度(即Ca2+、Mg2+离子)的交换反应为:
Ca2+ + 2RNa → R2Ca + 2Na+
Mg2+ + 2RNa → R2Mg + 2Na+
如果你要制备一级除盐水,那么应该采用氢型阳树脂和氢氧型阴树脂
1.1 氢型阳树脂的交换反应(阳床交换反应)
H型强酸性阳树脂与原水中阳离子的交换反应为:
Ca2+ + 2RH → R2Ca + 2H+
Mg2+ + 2RH → R2Mg + 2H+
Na+ + RH → RNa + H+
1.2 氢氧型阴树脂的交换反应(阴床交换反应)
OH型强碱性阴树脂与原水中阴离子的交换反应为:
Cl- + ROH → RCl + OH-
HSO4- + ROH → RHSO4 + OH-
SO42- + 2ROH → R2SO4 + 2OH-
HCO3- + ROH → RHCO3 + OH-
HSiO3- + ROH → RHSiO3 + OH-
OH型弱碱性阴树脂的交换反应为:
H+ + Cl- + RNHOH → RNHCl + H2O
H+ + HSO4- + 2RNHOH → (RNH)2SO4 + 2H2O
2H+ + SO42- + 2RNHOH → (RNH)2SO4 + 2H2O
经过上述交换反应,水中的阳离子和阴离子各自与H型阳树脂和OH型阴树脂反应,分别形成H+和OH-,并结合成水,其反应如下:
H+ + OH- → H2O
在阳离子交换后,水中大量存在的H+和HCO3-结合生成难解离的H2CO3。它可以通过和强碱性阴离子交换生成H2O,也可以用真空脱碳器除去。和前者相比,后者具有操作简单、节约运行费用的优点,因此在化学除盐系统中,一般均设有脱碳器。
③ 离子交换
钼(Ⅵ)与大量铁(Ⅲ)的0.5mol/LHCl溶液,通过阳离子交换树脂后,可用0.04mol/L硫氰酸铵溶液淋洗钼(Ⅵ版)。钼(Ⅵ)与铼权的氢氧化钠溶液通过阴离子交换树脂后,可用1mol/L草酸钾溶液淋洗钼(Ⅵ),再用7mol/LHCl淋洗铼。
④ 离子交换柱的工作原理是什么
离子复交换柱的原理制
采用离子交换方法,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。
3、混合离子交换柱(混床):混床是装阳、阴树脂按一定比例(一般为1:2,以便阳、阴树脂同时达到交换终点而同时再生)装入混合柱而成,实际上它组合成了水中的H+和OH-立即生成电离度很小的水分子(H2O),几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象,故可以使交换反应进行得十分彻底,因而混合床的出水水质优于阳、阴床串联组成的复床所能达到的水质,能制取纯度相当高的成品水。
⑤ 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。
(5)阴离子交换剂的交换反应式扩展阅读:
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。
⑥ 阳阴离子交换树脂的化学式是什么 阳阴离子交换树脂的反应顺序
离子交换树脂属于高分子化合物,结构比较复杂.离子交换剂的结构可以被区分为两个部分:一部分具有高分子的结构形式,称为离子交换剂的骨架(反应式中用R表示);另一部分是带有可交换离子的基团(称为活性集团),它们化合在高分子骨架上。所谓“骨架”,是因为它具有庞大的空间结构,支持着整个化合物,正象动物的骨架支持着肌体一样,从化学的观点来说,它是一种不溶于水的高分子化合物。
离子交换反应如下
离子交换反应是可逆的,例如当以含有硬度的水通过H型离子交换树脂时,其反就如下式:
2RH + Ca2+ → R2Ca + 2H+
当反应进行到失效后,为了恢复离子交换树脂的交换能力,就可以利用离子交换反应的可逆性,用硫酸或盐酸溶液通过此失效的离子交换树脂,以恢复其交换能力,其反应如下:
R2Ca + 2H+ → 2RH + Ca2+
这两种反应,实质上就是可逆反应式(1-1)化学平衡的移动。当水中Ca2+和H型离子交换树脂多时,反应正向进行,反之,则逆向进行。
2RH + Ca2+ ←→ R2Ca + 2H+
离子交换反应的可逆性,是离子交换树脂可以反复使用的重要性质。
影响离子交换树脂选择性的因素很多,例如交换离子的种类、树脂的本质、溶液的浓度等。离子交换的选择性实际上是离子交换平衡的一种表现。
对于阳离子交换来说,此种顺序的规律比较明显,在稀溶液中,强酸性阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下:
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4>Na+>H+
这可以归纳为两个规律:离子所带电荷量愈大,愈易被吸取;当离子所带电荷量相同时,离子水合半径较小的易被吸取。
对于弱酸性阳树脂,H+的位置向前移动,例如羧酸型树脂对H+选择性居于Fe3+之前。在浓溶液中,选择性顺序有一些不同,某些低价离子会居于高价离子之前。
弱碱树脂 (胺, 通常为三甲胺)它们只能去除强酸型杂质离子,例如 HCl, H2SO4. 它们只能在酸性溶液中使用。
基本规律 (在稀溶液中)
三价离子 > 二价离子 > 单价离子
磺酸型强酸阳树脂(SAC)
Ba > Pb > Sr > Ca > Ni > Cu > Mg
Ag >> Cs > K > NH4 > Na > H > Li
季胺型强碱阴树脂 (SBA)
SO4 > CrO4 > NO3 > CH3COO > I > Br > Cl > F > OH
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:
OH-> 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
希望对你有用
⑦ 阴阳离子交换树脂的阴阳离子交换树脂简介
在其网状结构的骨架上有许多可电离、可被交换的基团,如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基 (—NROH)等,正由于这些基团的存在,才使树脂具有离子交换能力 。
离子交换树脂的种类很多,常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构,其中二乙烯苯是交联剂。经浓硫酸磺化后,即制得聚苯乙烯型磺酸基阳离子交换树脂。
如果用其它基团代替磺酸基,就可以得到一系列阳离子交换树脂。例如—COOH、—OH等。这些基团上的氢离子可被样品溶液中的阳离子交换。
离子交换树脂内含有一定量的水份,在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水,应先用浓食盐水(-10%)浸泡,再逐渐稀释,不得直接放于水中,以免树脂急剧膨胀而破碎。 在长期贮存中,强型树脂应转变成盐型,弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型,然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中,应保持在5-40°C的温度环境中,避免过冷或过热,影响质量。若冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水的温度可根据气温而定。
阴离子交换树脂具有与阳离子交换树脂同样的有机骨架,只是在骨架上引入了可离解的碱性基团,如—NH、—NH、—NHR等。这类树脂若用NaOH溶液处理,则发生交换反应而转变为—OH型阴离子交换树脂。其反应如下:
R—N(CH)Cl + OH ====== R—N(CH)OH + C1
这些基团上的氢氧根离子可被样品溶液中的阴离子交换。
阳树脂分弱树脂和强树脂两大类。分子式H-R(当然也可以是Na-R型), H就是氢离子。树脂高度约0.8米到1.6米。当水从上向下,通过树脂层时,水中的阳离子与树脂的H离子发生交换,树脂最上层是铁钙镁离子,接着是钾钠氨离子。
出水水质是酸性的,PH值一般小于3。当运行约一天左右时,出水开始出现钠离子,表示反应到了终点,需要用酸(HCl)反洗,将钠钙离子再置换出来。
⑧ 阴离子交换树脂的原理
离子交换是带电粒子或离子的可逆交换与相同电荷的交换。当存在于不溶性阴阳离子专交换树脂基质上属的离子有效地与周围溶液中存在的类似电荷的离子交换位置时,会发生这种情况。
阴阳离子交换树脂以这种方式起作用,因为它的官能团基本上是固定的离子,它们永久地结合在树脂的聚合物基质中。这些带电离子将容易与相反电荷的离子结合,这些离子通过施加抗衡离子溶液而被输送。这些反离子将继续与官能团结合,直至达到平衡。
混合离子交换器简称为混床。是指在一个交换容器当中,把阴阳离子交换树脂按照一定的比例进行填装,在混合均匀的状态下,进行阴阳离子交换,从而去除水中的盐分,达到出水的水质≥5MΩcm。去离子的目的是想将溶解在水当中的无机离子排除出去,与硬水通过软化水设备软化是一样道理,也是利用离子交换树脂的原理。使用两种树脂,阴阳离子树脂。阳离子交换树脂使用氢离子来交换阳离子,而阴离子交换使用氢氧根离子来交换阳离子,氢离子与氢氧根离子相互结合成为中性的水,具体的反应的方程式如下:
M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1
A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1
⑨ 阴离子交换树脂的合成反应
离子交换树脂是分子中含有活性基团而能与其他物质进行离子交换的树脂 通常可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类 前者具有酸性功能团(如磺酸基)而能与溶液中阳离子进行交换 后者具有碱性功能团(如氨基)而能与溶液中阴离子进行交换
制造过程一般可分两阶段(以苯乙烯型离子交换树脂的合成为例)(1)合成交联高聚物母体 将苯乙烯和二乙烯苯经悬浮共聚而制得交联结构的颗粒状的苯乙烯 二乙烯苯共聚物 树脂颗粒直径为0.2~2.0毫米 单体中二乙烯苯的重量百分数习惯上称做 交联度 一般在4~12%
(2)引入具有离子交换能力的功能团 颗粒状树脂用浓硫酸磺化 在高分子链的苯环上引入磺酸基 便成强酸性阳离子交换树脂 当苯环上引入季节铵盐基时 缩便成为强碱性阴离子交换树脂 引入螯合基团如一
N(CH2COOH)2 制得螯合离子交换树脂
表征离子交换树脂交换能力的指标有 (1)重量交换容量 即每克干树脂所能交换离子的毫克当量数
【meq/g(干】 (2)体积交换容量 即每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当树量(meq/ml) 广泛用于水 糖溶液甘油等的净化 金属的回收 离子的分离和测定以及用作有机合成的催化剂等
常见的阴离子交换树脂是季铵型强碱性树脂 是以苯乙烯和二乙烯苯共聚 经录甲基化反应及胺化反应制得
⑩ 阴离子交换树脂的原理大家了解吗
阴离子交换树脂的来原理:自
阴离子交换树脂含有大量的碱性基团,比如说羧基-COOH,阴离子交换树脂在水中离解出OH-。具有功能团-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以快速的放出来,与水中的阴离子进行交换,阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。