1. 影响离子交换选择性的因素有
rightleder1.悬浮物和油脂 水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙,油脂会包住树脂颗粒,它们都会使交换能力下降.
2.有机物
废水中某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很强,一旦结合就很难再生,结果降低树脂的再生率和交换能力,例如高分子有机酸与强碱性季胺基团的结合力就很大,难于洗脱.
3.高价金属离子
废水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高价金属离广可能导致树脂中毒.当树脂受铁离子中毒时,会使树脂的颜色变深.高价金属离子易为树脂吸附,再生时难于把它洗脱下来,结果会降低树脂的交换能力.为了恢复树脂的交换能力可用高浓度酸液长时间浸泡.
4.pH值
离子交换树脂是由网状结构的高分子固体与附在母体上许多活性基团构成的不溶性高分子电解质.强酸和强碱树脂的活性基团的电离能力很强,交换能力基本上与pH值无关,但弱酸性树脂在低pH值时不电离或部分电离,因此在碱性条件下,才能得到较大地交换能力.弱碱性树脂在强酸性条件下才能有较大地交换能力.
5.水温
水温高虽可加速离子地交换扩散,但各种离子交换树脂都有一定的允许使用温度范围.水温超过允许温度时,合使树脂交换基团被分解破坏,从而降低树脂的交换能力,所以温度太高时,应进行降温处理.
6.氧化剂
废水中如果含有氧化剂(如Cl2,O2,H2Cr2O7)时,会使树脂氧化分解.强碱阴树脂容易被氧化剂氧化,使交换基团变成非碱性物质,可能完全丧失交换能力.氧化作用也会影响交换树脂的母体,使树脂加速老化,结果使交换能力下降.为了减轻氧化剂对树脂的影响,可选用交联度大的树脂或加入适当的还原剂.
2. 试述土壤的离子交换和吸附作用对污染物迁移转化的影响。
吸附作用对污染物在土壤中的质体流动转移有影响,污染物在土壤中的移动距离大小顺序与吸附系数大小顺序一般相反,即吸附强,移动就越不容易。离子交换的选择性较高,适用于较高纯度的分离和净化。
3. 离子交换树脂选择性与其影响因素详细
离子交换树脂是一种高分子化合物,多数用于水处理过程中。
离子交换树专脂的选择性
水中属的各种离子在和离子交换树脂进行交换时所表现出来的能力是不一样的,很容易被置换下来的离子却有可能难以被树脂吸附,然而很难被置换下来的离子却又有可能很容易的被树脂吸附,这种性能即被称作为离子交换树脂的选择性。
影响离子交换树脂选择性的三大因素
一.
离子被离子交换树脂吸附的容易与否,取决于离子所带电荷的多少。离子带的电荷越少,越不容易被吸附。举例来说,一价离子和二价离子相比较,一价电子不易被吸附,而二价离子则相对容易被吸附。
二. 当离子所带电荷量相同时,比较容易被吸附的是原子序较大的离子,而原子序较小的离子则相对不容易被吸附。
三. 溶液的稀释情况一样可以影响树脂的吸附。浓溶液同稀溶液相比较而言,浓溶液则使得原本不易被吸附的低价离子相对的容易被树脂所吸附。
离子交换树脂的选择性,对于分析和判断化学水处理过程是很重要的。罗门哈斯公司是专业生产树脂的知名企业,在树脂产品领域具有非常领先的科技。
4. 请问离子交换的作用是什么啊
您问的太笼统了啊。
(1)按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同,离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
(2)按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同,离子交换树脂可分为两大类:凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂,称为阳离子交换树脂,阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子;凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂,称为阴离子交换树脂,阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样,根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂;可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。表1中归纳了离子交换树脂的类别。
表1 离子交换树脂的类别
树脂名称
交换基团
酸碱性
化学式
名称
阳离子交换树脂
—SO3-H+
磺酸基
强酸性
—COO-H+
羧酸基
弱酸性
阴离子交换树脂
—N+OH-
季铵基
强碱性
—NH+OH-
—NH2+OH-
—NH3+OH-
叔胺基
仲胺基
伯胺基
弱碱性
此外,还可以根据交换基团中反离子的不同,将离子交换树脂冠以相应的名称,例如:氢型阳树脂、钠型阳树脂、氢氧型阴树脂、氯型阴树脂等。离子交换树脂由钠型转变为氢型或由氯型转变为氢氧型称为树脂的转型。
(3)按离子交换树脂的微孔型态分类
由于制造工艺的不同,离子交换树脂内部形成不同的孔型结构。常见的产品有凝胶型树脂和大孔型树脂。
a)凝胶型树脂。这种树脂是均相高分子凝胶结构,所以统称凝胶型离子交换树脂。在它所形成的球体内部,由单体聚合成的链状大分子在交联剂的链接下,组成了空间结构。这种结构像排布错乱的蜂巢,存在着纵横交错的“巷道”,离子交换基团就分布在巷道的各个部位。由巷道所构成的空隙,并非我们想象的毛细孔,而是化学结构中的空隙,所以称为化学孔或凝胶孔。其孔径的大小与树脂的交联度和膨胀程度有关,交联度越大,孔径就越小。当树脂处于水合状态时,水分子链舒伸,链间距离增大,凝胶孔就扩大;树脂干燥失水时,凝胶孔就缩小。反离子的性质、溶液的浓度及pH值的变化都会引起凝胶孔径的改变。
凝胶孔的特点是孔径极小,平均孔径约1~2nm,而且大小不一,形状不规则。它只能通过直径很小的离子,直径较大的分子通过时,则容易堵塞孔道而影响树脂的交换能力。凝胶型树脂的缺点是抗氧化性和机械强度较差,特别是阴树脂易受有机物的污染。
b)大孔型树脂。这种树脂在制造过程中,由于加入了致孔剂,因而形成大量的毛细孔道,所以称为大孔树脂。在大孔树脂的球体中,高分子的凝胶骨架被毛细孔道分割成非均相凝胶结构,它同时存在着凝胶孔和毛细孔。其中毛细孔的体积一般为0.5mL(孔)/g(树脂)左右,孔径在20~200nm以上,比表面积从几m2/g到几百m2/g。由于这样的结构,大孔型树脂可以使直径较大的分子通行无阻,所以用它去除水中高分子有机物具有良好的效果。
大孔型树脂由于孔隙占据一定的空间,骨架的实体部分就相对减少,离子交换基团含量也相应减少,所以交换能力比凝胶型树脂低。大孔型树脂的吸附能力强,与交换的离子结合较牢固,不容易充分恢复其交换能力。但大孔树脂的抗氧化性能比较好,因为它的交联度较大,大分子不易降解。再者,大孔树脂具有较好的抗有机物污染性能,因为被树脂截留的有机物,易于在再生操作中,从树脂的孔眼中清除出去。
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。
如前所述,合成的离子交换树脂是一种带有交联剂的高分子化合物,有许多水能渗入的网孔,交换剂的内部是一个立体的网状结构作为骨架,这些网组成了无数的四通八达的孔隙,孔隙里面充满了水。在孔隙的一定部位上有一个可以自由活动的交换离子。当离子交换树脂和水溶液接触时,水溶液即通过这些网状结构的孔渗入其内,离子交换树脂进行离解,结果是一定数量的离子(H型离子交换树脂为氢离子,OH型离子交换树脂为氢氧根离子)进入围绕离子交换树脂颗粒四周的水溶液中,形成离子雾。
离子交换树脂与水溶液中离子的交换过程,实际上就是离子雾中的离子与水溶液中的离子的相互交换过程,其机理可以用双电层理论进行解释。
这种理论是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质,即在离子交换树脂的高分子表面上有和胶体表面相似的双电层。也就是说,在离子交换树脂的高分子表面有两层离子,紧挨着高分子表面的一层离子(如强酸性阳树脂中的—SO3-),称为内层离子,在其外面的是一层符号相反的离子层(如强酸性阳树脂中的H+)。和内层离子符号相同的离子称为同离子,符号相反的称为反离子。
根据胶体结构的概念,双电层中的离子按其活动性的大小,可划分为吸附层和扩散层。那些活动性较差,紧紧地被吸附在高分子表面的离子层,称为吸附层,它包括内层离子和部分反离子;在吸附层外侧,那些活动性较大,向溶液中逐渐扩散的离子,称为扩散层。
内层离子依靠化学键结合在高分子的骨架上,吸附层中的反离子依靠异电荷的吸引力被固定着。而在扩散层中的反离子,由于受到异电荷的吸引力较小,热运动比较显著,所以这些反离子有向水溶液中渐渐扩散的现象。
当离子交换树脂遇到含有电解质的水溶液时,电解质对其双电层有以下的作用:
(1)交换作用
扩散层中的离子与胶核距离大,受胶核电荷吸引力小,在溶液中活动较自由,离子交换作用主要是由扩散层中的反离子和溶液中其它离子互换位置所致。
在H型阳离子交换树脂与溶液中Na+的交换中,树脂内部网孔间的水中有很多从树脂上离解下来的H+,形成了很大的H+浓度,但在流动的水中H+浓度却很小;相反在流动的水中,Na+浓度很大,而树脂内部网孔水溶液中原来没有Na+。浓度大的地方的离子要向浓度小的地方运动,这就是扩散。所以水溶液中的Na+要扩散到树脂颗粒内部去,而H+要从树脂颗粒内部扩散到水溶液中去。这就是离子交换的过程。
上述的交换过程并不局限于扩散层。溶液中也有一些反离子先交换至扩散层,然后再与吸附层中的反离子互换位置;吸附层中的反离子,也会先与扩散层的反离子互换位置后,再完成上述的交换过程。
(2)压缩作用
当水溶液中盐类浓度增大时,可以使扩散层受到压缩,从而使原来处于扩散层中的部分反离子变成吸附层中的反离子,以及使扩散层的活动范围变小。这使扩散层中的反离子活性减弱,不利于进行离子交换。这也可以说明为什么当再生溶液的浓度太大时,不仅不能提高再生效果,有时反使效果降低。
上述将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质,用扩散理论对其交换过程进行解释,适合与水处理工艺的离子交换过程。但关于离子交换过程的机理,有多种说法,现尚还不能统一。
5. 影响阳离子交换能力的因素有哪些
土壤溶液来中的阳离子进行交自换,称为阳离子的交换作用。影响因素有——(1)阳离子的代换能力随离子价数的增加而增大,因为高价阳离子的电荷量大、电性强所以代换能力也大,各种阳离子代换力的大小顺序:Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+(2)等价离子代换能力的大小,随原子序数的增加而增大(3)离子运动速度愈大,交换力愈强(4)阳离子的相对浓度及交换生成物的性质。
影响土壤阳离子交换量的因素有:阳离子交换量:每千克干土中所含的全部阳离子总量,以厘摩尔(+)每千克土或 c mol(+)kg的-1次幂表示。影响因素——(1)胶体的种类,有机胶体>无机胶体,有机质高的>有机质低的,次生铝硅酸盐(2:1>1:1)>次生氧化物(2)溶液的pH值(3)土壤质地,质地愈细交换量愈高。
6. 什么是离子交换过程,影响离子交换过程的因素有哪些
离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的.它是一种属于传质分离过程的单元操作.
离子交换法
一、前言
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的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较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0.1mm,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Ca2+、K+等无法进行交换.
3.
强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除.
4.
弱碱型阴离子交换树脂:具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl-或NO3-,对于HCO3-,CO32-或SiO42-则无法去除.
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion exchange capacity).对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g.因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律.离子交换树脂的一般方程式可以表示如下:
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离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换.这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水.所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤.
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质(简称交换剂)来进行.这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示.此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等.
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7. 阳离子交换作用 对土壤污染有何影响
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,我们目前位置更多的是控制条件,找出影响因素,因此并不是虽有条件都适用的.
8. 阴阳离子树脂有哪些参数对离子交换影响比较大如何测量
1.
悬浮物
和油脂
水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙,油脂会包住树脂颗粒,它们都会使交换能力下降。
2.有机物
废水中某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很强,一旦结合就很难再生,结果降低树脂的再生率和交换能力,例如高分子有机酸与强碱性
季胺
基团的结合力就很大,难于洗脱。
3.高价
金属离子
废水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高价金属离广可能导致树脂中毒。当树脂受
铁离子
中毒时,会使树脂的颜色变深。高价金属离子易为树脂吸附,再生时难于把它洗脱下来,结果会降低树脂的交换能力。为了恢复树脂的交换能力可用高浓度酸液长时间浸泡。
4.pH值
离子交换树脂
是由网状结构的高分子固体与附在母体上许多活性基团构成的不溶性
高分子电解质
。强酸和强碱树脂的活性基团的电离能力很强,交换能力基本上与pH值无关,但弱酸性树脂在低pH值时不电离或部分电离,因此在碱性条件下,才能得到较大地交换能力。
弱碱性
树脂在强酸性条件下才能有较大地交换能力。
5.水温
水温高虽可加速离子地交换扩散,但各种离子交换树脂都有一定的允许使用温度范围。水温超过允许温度时,合使树脂交换基团被分解破坏,从而降低树脂的交换能力,所以温度太高时,应进行降温处理。
6.氧化剂
废水中如果含有氧化剂(如
Cl2
,O2,
H2Cr2O7
)时,会使树脂
氧化分解
。强碱
阴树脂
容易被氧化剂氧化,使交换基团变成非
碱性物质
,可能完全丧失交换能力。氧化作用也会影响交换树脂的母体,使树脂加速老化,结果使交换能力下降。为了减轻氧化剂对树脂的影响,可选用
交联度
大的树脂或加入适当的
还原剂
。