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离子交换的原则

发布时间:2022-09-26 03:47:01

❶ 土壤胶体上的阳离子与土壤溶液中的发生阳离子交换反应中遵循的原则是什么(电荷相等)

阳离子交换使土壤比较重要的性质之一,使土壤本身的特有属性,主要原因就是土壤胶体的负电特性,其电荷分为可变电荷和固定电荷,当pH较低时(到达等电点时),整个性质就会发生变化.阳离子交换,顾名思义,负电荷的土壤胶体表面吸附有一些可交换态的阳离子如K、Mg、Ca等,当污染物特别是重金属类物质与土壤接触时,由于其于土壤胶体表面基团具有更强的结合能力,从而取代部分正电性基团,但是阳离子交换过程并不稳定,属于静电作用,因此自身并不稳定,如上述内容所说,易受pH影响,低pH条件下容易被淋洗.同时由于其具有很强的水溶性,因此生物有效性较高,容易被动植物吸收而贮藏在体内,是土壤化学反应较为活跃的一部分,受土壤环境影响较大.吸附作用是一种泛称,涉及内容较多,分配、离子交换、络合等都包括在内,以有机质吸附为例,土壤环境中存在很多的有机污染物如农药(有机氯、有机磷)、PAH、PCBs等,通过分配作用,这些污染物易与土壤中的腐殖质、植物残体、黑炭等结合,这一过程既可以促进有机污染物的分解,也可以抑制该过程.例如一些污染物进入当碳粒内部,从而抑制微生物的降解,也就限制了污染物的降解,但是也有一部分可能络合在碳颗粒表面,碳粒表层有较大的比表面积,提供了大量的微生物附着位点,为其降解提供了条件,本身也可以当做电子受体.这一问题应因具体环境而异,因污染物性质变化而异,环境是复杂的体系,具体结果如何完全看如何读复杂过程进行解读,现在很多过程还是无法解释清楚的,我们目前位置的是控制条件,找出影响因素,因此并不是虽有条件都适用的.

❷ 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.

❸ 2. 阳离子交换的原则是什么

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.

❹ 离子交换怎么试验

离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。离子交换是一种特殊吸附过程,通常是可逆性化学吸附;其特点是吸附水中离子化物质,并进行等电荷的离子交换。
离子交换剂分无机的离子交换剂如天然沸石,人工合成沸石,及有机的离子交换剂如磺化煤和各种离子交换树脂。
在应用离子交换法进行水处理时,需要根据离子交换树脂的性能设计离子交换设备,决定交换设备的运行周期和再生处理。通过本实验希望达到下述目的:
1) 加深对离子交换基本理论的理解;学会离子交换树脂的鉴别;
2) 学会离子交换设备操作方法;
3) 学会使用手持式盐度计,掌握pH计、电导率仪的校正及测量方法。
二、实验内容和原理
由于离子交换树脂具有交换基因,其中的可游离交换离子能与水中的同性离子进行等当量交换。 用酸性阳离子交换树脂除去水中阳离子,反应式如下:
nRH + M+n → RnM + nH+
M——阳离子 n——离子价数
R——交换树脂
用碱性阴离子交换树脂除去水中的阴离子,反应式如下:
nROH + Y−n → RnY + nOH-
Y——阴离子
离子交换法是固体吸附的一种特殊形式,因此也可以用解吸法来解吸,进行树脂再生。
本实验采用自来水为进水,进行离子交换处理。因为自来水中含有较多量的阴、阳离
子,如Cl¯, NH4+,Ca,Mg,Fe,Al,K,Na等。在某些工农业生产、科研、医疗卫生等工作中所用的水,以及某些废水深度处理过程中,都需要除去水中的这些离子。而采用离子交换树脂来达到目的是可行的方法。

❺ 盐酸盐与钠盐进行离子交换反应,最后形成什么化学键

这需要看情况回答。
离子交换反应原则上是在(水)溶液中进行的。那么盐酸盐与专钠盐反应,需要属生成难溶物质或弱电解质(气体在这里的可能性不是很大)。最后形成的NaCl和另一种新盐,由于在水溶液中,实际上的状态是溶液中的阴阳离子均被水分子包裹,因此不能说有离子键。只有沉淀,以及将溶液蒸发后形成的晶体内,是(新的)离子键。

❻ 离子反应问题!

有离子参加的化学反应。离子反应的本质是某些离子浓度发生改变。常见离子反应多在水溶液中进行。根据反应原理,离子反应可分为复分解、盐类水解、氧化还原、络合4个类型;也可根据参加反应的微粒,分为离子间、离子与分子间、离子与原子间的反应等。极浓的电解质跟固态物质反应时,应根据反应的本质来确定是否属于离子反应。例如,浓硫酸跟铜反应时,表现的是硫酸分子的氧化性,故不属于离子反应;浓硫酸跟固体亚硫酸钠反应时,实际上是氢离子跟亚硫酸根离子间的作用,属于离子反应。此外,离子化合物在熔融状态也能发生离子反应。
用实际参加反应的离子符号写成的方程式称为离子方程式
1、离子反应的概念
在反应中有离子参加或有离子生成的反应称为离子反应。在中学阶段仅限于在溶液中进行的反应,可以说离子反应是指在水溶液中有电解质参加的一类反应。因为电解质在水溶液里发生的反应,其实质是该电解质电离出的离子在水溶液中的反应。
2、离子反应的特点
离子反应的反应速率快,相应离子间的反应不受其它离子的干扰。
3、离子反应的类型

(1)复分解反应

在溶液中酸、碱、盐之间互相交换离子的反应,一般为非氧化还原反应。

(2)有离子参加的氧化还原反应

①置换反应的离子反应

金属单质与金属阳离子之间的置换反应,如Fe与CuSO4溶液的反应,实际上是Fe与Cu之间的置换反应。非金属单质与非金属阴离子之间的置换反应,如Cl2与NaBr溶液的反应,实际上是Cl2与Br之间的置换反应。
②其它一些有离子参加的氧化还原反应
如MnO2与浓HCl反应制取Cl2;Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2、CuCl2;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水等。
这些离子反应发生的条件是:比较强的氧化剂和较强的还原剂反应,生成氧化性较弱的氧化产物和还原性较弱的还原产物。因此掌握一些常见离子的氧化性或还原性的相对强弱,是判断这一类离子反应能否发生的重要依据。

(3)络合反应型:

例如:Ag+2NH3→[Ag(NH3)2]
离子反应本质:反应物的某些离子浓度减少。
离子反应发生条件
①生成难溶的物质。如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等。
②生成难电离的物质。如生成CH3COOH、H2O、NH3•H2O、HClO等。
③生成挥发性物质。如生成CO2、SO2、H2S等。
只要具备上述三个条件中的一个,离子互换反应即可发生。这是由于溶液中离子间相互作用生成难溶物质、难电离物质、易挥发物质时,都可使溶液中某几种、自由移动离子浓度减小的缘故。若不能使某几种自由移动离子浓度减小时,则该离子反应不能发生。如KNO3溶液与NaCl溶液混合后,因无难溶物质、难电离物质、易挥发物质生成,Na、Cl、K、NO3浓度都不减少,四种离子共存于溶液中,故不能发生离子反应。
(1)非氧化还原型的离子反应条件:
a.离子交换型:
例如:Ag++ Cl-= AgCl↓
离子交换后要有沉淀、气体、弱电解质三者之一生成才能发生反应。
b.双水解反应型:
例如:2Al ³++ 3CO3²- + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑
要生成更难溶解的物质或弱电解质才能发生离子反应。
c.络合反应型:
例如:Ag++2NH3 → [Ag(NH3)2]
生成比简单离子更稳定的络离子,离子反应才能进行。
(2)氧化还原型离子反应条件:
在电解质溶液中能满足“以强制弱”的氧化还原反应规律的反应,离子反应才能进行。
例如:Cl­2 + SO3² -+ H2O = 2Cl -+ SO4²- + 2H+
∵氧化性 还原性
∴此反应才能进行。
难点:离子在溶液中大量共存的规律。
即:向溶液中有关离子浓度减小的方向进行
判断原则:在溶液中所有离子之间不能发生任何类型的反应,否则离子不能共存。
例如:生成沉淀的:如Ba²+与SO4²-,CO3²-;Ag与Cl-,SO4²-
(生成难电离的物质:H+与OH-;CH3COO与H+;NH4+与OH-;H+与F-)
(生成气体(挥发性物质)如:H与CO3²-,S²-,SO3²-)
发生氧化还原: (H+)KMnO4与I-,S²-;Fe²+与Fe³+
发生中和反应:Fe²+,Al³+,Cu²+等是在溶液中显酸性的离子,OH-,CO3²-,HCO3-,SO3²-等在溶液里则显碱性,酸碱中和反应,则不可共存
强氧化性离子:MnO4- Cr2O7 ClO- Fe²+ (H+)NO3-
强还原性离子:S²- I- Fe HS Sn S2O3 SO3²- HSO3-
因发生氧化还原反应无法大量共存
离子反应中,不可以拆开的物质有:单质、气体、沉淀、水、弱酸、弱碱、氧化物及绝大部分有机物(有机盐除外)
常见有色离子:Fe^3+:棕黄色 Fe^2+:浅绿色 Cu^2+:蓝色 MnO4^-:紫色……
1.由于发生复分解反应,离子不能大量共存
(1)有气体产生。例如:CO3、SO3、S、HCO3、HSO3、HS等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
(2)有沉淀生成。例如:Ba、Ca、Mg、Ag等不能与SO4、CO3等大量共存;Mg、Fe、Ag、Al、Zn、Cu、Fe等不能与OH大量共存;Pb与Cl,Fe与S、Ca2与PO4、Ag与Cl、Br、I等不能大量共存。
(3)有弱电解质生成。例如:OH-、CH3COO-、PO4³-、HPO4²-、H2PO4-、F、ClO-、AlO、SiO3²-、CN、C17H35COO、等与H+不能大量共存;一些酸式弱酸根,例如:HCO3-、HPO4²-、HS、H2PO4-、HSO3不能与OH-大量共存;NH4与OH不能大量共存。
(4)一些容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的:
① 例如:AlO2、S2-、CO3 2-、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中存在;
②再如:Fe2+、Al3+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。
这两类离子不能同时存在在同一溶液中,即离子间能发生“双水解”反应。例如:3AlO2-十Al3+十6H2O=4Al(OH)3↓等
典型双水解的条件;弱酸跟、弱碱根离子对应的酸碱容易从体系中脱离。即生成沉淀、气体或同时生成两种沉淀

❼ 离子反应

有离子参加的化学反应。离子反应的本质是反应物的某些离子浓度的减小。常见离子反应多在水溶液中进行。根据反应原理,离子反应可分为复分解、盐类水解、氧化还原、络合4个类型;也可根据参加反应的微粒,分为离子间、离子与分子间、离子与原子间的反应等。极浓的电解质跟固态物质反应时,应根据反应的本质来确定是否属于离子反应。例如,浓硫酸跟铜反应时,表现的是硫酸分子的氧化性,故不属于离子反应;浓硫酸跟固体亚硫酸钠反应时,实际上是氢离子跟亚硫酸根离子间的作用,属于离子反应。此外,离子化合物在熔融状态也能发生离子反应。
1、离子反应的概念
在反应中有离子参加或有离子生成的反应称为离子反应。在中学阶段仅限于在溶液中进行的反应,可以说离子反应是指在水溶液中有电解质参加的一类反应。因为电解质在水溶液里发生的反应,其实质是该电解质电离出的离子在水溶液中的反应。
2、离子反应的特点
离子反应的反应速率快,相应离子间的反应不受其它离子的干扰。
3、离子反应的类型
(1)离子互换反应
在溶液中酸、碱、盐之间互相交换离子的反应,一般为非氧化还原反应。
(2)离子互换反应发生的条件
①生成难溶的物质。如生成BaSO4、AgCl、CaCO3等。
②生成难电离的物质。如生成CH3COOH、H2O、NH3•H2O、HClO等。
③生成挥发性物质。如生成CO2、SO2、H2S等。
只要具备上述三个条件中的一个,离子互换反应即可发生。这是由于溶液中离子间相互作用生成难溶物质、难电离物质、易挥发物质时,都可使溶液中某几种、自由移动离子浓度减小的缘故。若不能使某几种自由移动离子浓度减小时,则该离子反应不能发生。如KNO3溶液与NaCl溶液混合后,因无难溶物质、难电离物质、易挥发物质生成,Na+、Cl-、K+、NO浓度都不减少,四种离子共存于溶液中,故不能发生离子反应。
(3)有离子参加的氧化还原反应
①置换反应的离子反应
金属单质与金属阳离子之间的置换反应,如Fe与CuSO4溶液的反应,实际上是Fe与Cu2+之间的置换反应。非金属单质与非金属阴离子之间的置换反应,如Cl2与NaBr溶液的反应,实际上是Cl2与Br-之间的置换反应。
②其它一些有离子参加的氧化还原反应
如MnO2与浓HCl反应制取Cl2;Cu与FeCl3溶液反应生成FeCl2、CuCl2;Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水等。
这些离子反应发生的条件是:比较强的氧化剂和较强的还原剂反应,生成氧化性较弱的氧化产物和还原性较弱的还原产物。因此掌握一些常见离子的氧化性或还原性的相对强弱,是判断这一类离子反应能否发生的重要依据。
离子反应本质:反应物的某些离子浓度减少。
离子反应发生条件
(1)非氧化还原型的离子反应条件:
a.离子交换型:
例如:( Ag+) + (Cl-)=AgCl !
离子交换后要有沉淀、气体、弱电解质三者之一生成才能发生反应。
b.双水解反应型:
例如:2(Al 3+) + (3CO3 2-) + 3H2O=2Al(OH)3沉淀 +3CO2气体
要生成更难溶解的物质或弱电解质才能发生离子反应。
c.络合反应型:
例如:(Ag+)+2NH3→[Ag(NH3)2]+
生成比简单离子更稳定的络离子,离子反应才能进行。
(2)氧化还原型离子反应条件:
在电解质溶液中能满足“以强制弱”的氧化还原反应规律的反应,离子反应才能进行。
例如:Cl2+(SO3 2-) + H2O=2Cl- + (SO4 2-) + 2H+
∵氧化性 还原性
∴此反应才能进行。
难点:离子在溶液中大量共存的规律。
即:向溶液中有关离子浓度减小的方向进行
判断原则:在溶液中所有离子之间不能发生任何类型的反应,否则离子不能共存。
例如:生成沉淀的:如Ba2+与SO42-,CO32-;Ag+与Cl-,SO42-
(生成难电离的物质:H+与OH-;CH3COO-与H+;NH4+与OH-;H+与F-)
(生成气体(挥发性物质)如:H+与CO32-,S2-,SO32-)
发生氧化还原: H+(KMnO4)与I-,S2-;Fe3+与
发生中和反应:Fe3+,Al3+,Cu2+等是在溶液中显酸性的离子,OH-,CO3-,SO2-,SO3-,ClO4-等在溶液里则显碱性, 酸碱中和反应 , 则不可共存
强氧化性离子:MnO4- Cr2O72- ClO- Fe3+ (H+)NO3-
强还原性离子:S2- I- Fe2+ HS- Sn2+ S2O32- SO32- HSO3-
因发生氧化还原反应无法大量共存
离子反应中,不可以拆开的物质有:单质、气体、沉淀、水、弱酸、弱碱、氧化物及绝大部分有机物(有机盐除外)
有浓H2SO4参加的反应不是离子反应。
常见有色离子:Fe2+:浅绿色 Fe3+:黄色 Cu2+:蓝色 MnO4+:紫色……

❽ 为什么阳离子交换器要设在阴离子交换器的前面

原水如果先来通过强碱阴离源子交换器,则碳酸钙、氢氧化镁和氢氧化铁等沉淀附于树脂表面,很难洗脱;如将其设置在强酸阳离子交换器后,则进入阴离子交换器的阳离子基本上只有H
,溶液呈酸性,可减少反离子的作用,使反应较彻底的进行。所以说阳离子交换器一般设在阴离子交换器前面。

❾ 离子交换树脂的选择原则是什么

离子交换树脂的吸附交换原理:

离子交换树脂本身的离子一般是低价离子,所以离子交换树脂在与水接触时,根据树脂的吸附选择性,会将水中的高价离子吸附,将低价离子释放,而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合,成为无害的物质,而在实际使用的过程中,经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用,比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用,从而达到软化水的目的。


离子交换树脂的吸附顺序:

1.离子交换树脂对阳离子的吸附顺序:

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+


2.强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:

SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > OH-


3.弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序:

OH- > 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-

详情点击:离子交换树脂的选择性

❿ 离子交换树脂的分离原理

原则上和分子集团的大小没直接关系(有间接关系的),主要看的是被吸附集团的 极性,也就是电子云的分布。看哪种更适合被树脂吸附

但是分子基团的大小对电子云的分布也是有些影响的,所以说有会有间接关系。

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