是用于交换的离子形式。钠型的就是说这种是阳离子树脂,在和水中离子交换时提供钠离子,把水中的其他金属离子置换出来。氯型则是阴离子树脂。一般阳离子出厂时都是钠型树脂。使用前用盐酸处理后改为氢型树脂。
⑵ 离子交换树脂有哪些类型
离子交换树脂的基本性能
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。
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⑶ 处理较硬的水常用阳离子和离子交换树脂的活性基团是什么
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。
⑷ 处理较硬的水常用阳离子和离子交换树脂的活性基团是什么
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。
⑸ 离子交换膜为什么有选择透过性
按膜中的含活性基团的各类可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和特种膜三大类。
1、阳离子交换膜(简称阳膜) 膜体中含有酸性活性基团,它能选择性透过阳离子而不让阴离子透过。这些活性基团主要有:磺酸基、磷酸基、亚磷酸基、羧酸基、酚基等。其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换膜,其结构式可简单表示为R-SO3H,式中R代表树脂母体,其交换原理为
2R-SO3H+Ca2==(R-SO3)2Ca+2H+ 这也是硬水软化的原理。
2、阴离子交换膜(简称阴膜) 膜体中含有碱性活性基团,它能选择性透过阴离子而不让阳离子透过。这结活性基团主要有:季铵基、伯胺基、促胺基、叔胺基等。它们在水中能生成OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为
R-N(CH3)3OH+Cl- ====R-N(CH3)3Cl+OH-
3、特种膜 它包括由阳、阴离子活性基团在一张膜内均匀分布的两性离子交换膜,带正电荷的膜与带负电荷的膜两张贴在一起的复合离子交换膜(亦称双极性膜),还有部分正电荷与部分负电荷并列存在于膜的厚度方向的镶嵌离子交换膜,以及在阳膜或阴膜表面上涂一层阴离子或阳离子交换树脂的表面涂层膜等
⑹ 离子交换树脂如何概述
离子交换树脂的结构是怎样的?
离子交换树脂主要由高分子骨架和活性基团两部分组成。
(1)高分子骨架 高分子骨架也称母体结构。它是具有网状结构,不溶于酸或碱的高分子化合物。高分子骨架按其聚合单体,可以分为苯乙烯型和丙烯酸型等。
(2)活性基团 活性基团是由牢固地结合在高分子骨架上不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成的:
官能团离子。官能团离子决定着离子交换树脂的“酸性”或“碱性”和交换能力的强弱。
官能团是强酸性的,就叫强酸性离子交换树脂。官能团离子是强酸性的,就叫强碱性离子交换树脂。
同样,按官能团离子的性质,还有弱酸的、弱碱和其他类型的离子交换树脂
可交换离子现代交换理论,把离子交换树脂看作是一种胶体型物质,高分子骨架是“胶核”,活性基团则作为高分子骨架的“双电层”。其中官能团和部分交换离子组成“吸附层”,另一部分可交换离子组成“扩散层”。由于可交换离子是可以自由移动的,因而可以与水中同符号的离子发生交换反应。
如果离子交换树脂上的可交换离子为阳离子,就叫H型阳离子交换树脂。同样,如果可交换离子为阴离子,就叫OH型阴离子交换树脂。其余可依此类推
⑺ 常用的离子交换树脂类型有哪些
离子交换树脂有哪些类型
(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)...
⑻ 什么叫离子交换树脂
什么是离子交换树脂?
离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
离子交换树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强,更有弹性的结构和更大的容量(按体积计)。虽然大多数IX树脂的化学组成是聚苯乙烯,但某些类型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予离子交换树脂其分离能力,并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括:
1.强酸阳离子交换树脂
由聚苯乙烯基质和磺酸盐(SO 3 -)官能团组成,其中带有钠离子(Na 2+)用于软化应用,或氢离子(H +)用于脱矿质
2.弱酸阳离子交换树脂
树脂由丙烯酸聚合物组成,该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子(H +)的高亲和力,弱酸阳离子交换树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
3.强碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成,以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子交换树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型强碱阴离子交换树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。
4.弱碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成,然后用二甲胺胺化。弱碱阴离子交换树脂
的独特之处在于它们不具有可交换的离子,因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。
5.螯合树脂
螯合树脂是最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下,树脂基质由聚苯乙烯组成,尽管多种物质用于官能团,包括硫醇,三乙基铵和氨基膦等。
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⑼ 硅胶的用处是什么
硅胶(mSiO2·nH2O)又名氧化硅胶和硅酸凝胶。它是透明或乳白色颗粒,吸湿量能达40%左右,能耐盐酸、硫酸、硝酸的浸渍,有球形和不规则型两种。通常使用的变色硅胶,是将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡,然后经干燥活化后制得的。因为无水COCl2为蓝色,水合CoCl2·6H2O显红色。所以根据变色硅胶的颜色变化,可以判断硅胶吸水的程度。变色硅胶常作为干燥剂和吸附剂使用。
硅胶聚胺复合材料的应用
硅胶聚胺复合材料性能优异,在使用过程中性能稳定,已经在色谱柱技术、环境分析、催化剂等场合得到广泛的应用。但是,这些领域由于用量等因素的限制,使硅胶聚胺复合材料不容易进行大规模的应用。随着固相分离技术的发展和商业化,硅胶聚胺复合材料与离子交换树脂相比具有明显的优越性[1,2],如:(1)硅胶键合相具有更高的化学稳定性和热稳定性;(2)由于功能基团的分散方式不同,硅胶复合材料比离子交换树脂具有更快的离子交换速率;(3)硅胶复合材料在使用过程中可以提供恒定的机械特性。而有机树脂功能基团的溶剂化作用,会引起有机树脂在操作循环中不断收缩和膨胀,导致树脂体积不断变化,造成操作条件异常;并且,有机树脂重复的收缩和膨胀也将造成颗粒的破裂和粉碎。此外,硅胶聚胺复合材料还有使用周期长、产品成本低等特点。显然,随着对金属离子回收的日益关注,使得硅胶聚胺复合材料的大规模生产和应用也成为了可能。
硅胶聚胺复合材料在污水处理方面具有广阔的应用前景。与聚苯乙烯离子交换树脂不同,具有刚性大孔结构的硅胶几乎是固定床装置的理想材料,其背压比传统包装材料的背压低的多,因此可具有更大的流速和操作流量。rosenberg研究组[10]把硅胶聚胺复合材料(wp-1、wp-2
和wp-3)用于伯克利铜矿污水处理,可以把矿坑废水中的铜、铝、锌等金属离子的浓度降低到允许排出量以下,回收的铜、锌溶液纯度高达90%。izatt
等[12]利用硅胶复合材料固相分离技术,成功地清除了核电站的酸性废液中的90sr2+和pb2+离子。文献显示,在高浓度其它阳离子存在的情况下,用不同的superlig系统可以有效地清除酸性废液中的90sr2+和pb2+离子,并且具有很高的选择性。
硅胶聚胺复合材料也可以在饮用水方面进行应用。fischer等[10]报道了用硅胶聚胺复合材料wp-3处理含有痕量有毒重金属离子的饮用水,结果表明wp-3能够有效地除去饮用水中痕量的铅、汞等重金属离子,可以使渗漏液中的铅离子含量一直低于允许限15ppb以下。
硅胶聚胺复合材料在其它领域也得到了广泛的应用。由于硅胶载体不易提供细菌的生长环境,操作系统更容易维持无菌条件,因此硅胶聚胺复合材料更适宜在食品等具有严格卫生要求的行业使用。硅胶聚胺复合材料也可用在核电站、核武器生产厂等具有辐射污染的特殊场合[13],用硅胶聚胺复合材料处理其循环冷却水、废水则显示了相当优良的稳定性。此外,杨林等[14]报道了甲硅烷基化的sio2表面作为基底,用含有氨基的有机分子在其表面上进行自组装,反应生成均匀的氨端基单分子层。这种单分子层在非线性光学器件、粘结、仿生材料等方面有广泛的应用。
总之,硅胶聚胺复合材料是一种新型的功能材料。根据特定目的,在硅胶聚胺复合材料表面固载特定的功能基团或螯合剂,赋予其更特殊的螯合功能,可用于污水处理、饮用水脱除痕量重金属离子和选择性回收贵重金属等领域。尤其是,硅胶聚胺复合材料和固相吸附分离(sps)技术相结合,使得其有可能大规模地应用于水处理等领域。因此硅胶聚胺复合材料是一种极具开发价值和大规模应用的新型材料。
⑽ 常用的离子交换树脂类型有哪些
离子交换树脂的基本性能
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。
5、离子树脂的转型
以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上,常将这些树脂转变为其他离子型式运行,以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出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)。这种树脂以钠型运行使用后,可用盐水再生(不用强酸)。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用,工作时放出Cl-而吸附交换其他阴离子,它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3-)运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后,就不再具有强酸性及强碱性,但它们仍然有这些树脂的其他典型性能,如离解性强和工作的pH范围宽广等。