离子交换技术复习过程.ppt

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1、离子交换技术二、离子交换树脂(一)离子交换剂的基本概况1定义：凡具有离子交换能力的物质，统称为离子交换剂。一种多孔状的固体，不溶于水，也不溶于电解质溶液，但能从溶液中吸取离子而进行离子交换。2、离子交换剂的构成离子交换剂是由固定的”骨架”本体成分和可交换的离子基团构成。3、分类：①按“骨架”成分分：可分为无机和有机两大类。有机合成离子交换树脂根据树脂所含有的活性基团的不同，树脂的分类如下：(1)、阳离子交换树脂cation-exchangeresin阳离子交换树脂：合成树脂的本体上带有酸性活性基团，可以被阳离子所交换的树脂

2、。不能交换的离子称固定离子，可交换的离子称平衡离子。磺酸型离子交换树脂所含有的活性基团磺酸基(-SO3H)中，含有一个可被交换的阳离子H+和一个不能交换的阴离子S03-能交换阳离子的活性基团，除磺酸基以外，还有次甲基磺酸基(一CH2SO3H)、磷酸基(一PO3H2).羧基(一COOH)、酚基(一0H)。酸性强弱由活性基团决定，根据活性基团酸性强弱的不同，顺序如下：强酸性阳离子交换树脂：磺酸基(-SO3H)弱酸性阳离子交换树脂：羧基(-COOH)、酚基(一OH)。(2)、阴离子交换树脂anionexchangeresin阴离

3、子交换树脂：本体上带有碱性活性基团，可以被阴离子所交换的树脂。其活性基团，都含有一个可以交换的阴离子和一个不能交换的阳离子。强碱性阴离子交换树脂：季胺基（聚苯乙烯型季胺基强碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂：伯胺基(-NH2)仲胺基(-NH(CH3))及叔胺基(-N(CH3)2的树脂。(3).特殊的离子交换树脂螯合树脂：氨基二乙酸基的树脂对Cu2+、Co2+、Ni2+有很高的选择性大孔径离子交换吸附树脂：合成过程中加入了一定量的致孔剂，如汽油或苯等，待聚合完毕后，再将这些惰性溶剂从聚合物中赶走，由此而形成海绵状的高强度

4、大孔径树脂。树脂在极性和非极性溶剂中溶胀程度的差异较一般树脂小，对氧化剂的稳定性好，对大离子的交换较快。因此，可以在非水溶液和混合介质中进行离子交换，可用于交换相对分子质量高的离子。萃淋树脂(Levextrelresin)它是将液体萃取剂加入到苯乙烯和二乙烯苯单体混合物中，用特殊的悬浮聚合法制成。型号为了区别离子交换树脂同一类型的不同品种，有三位阿拉伯数字表示，第一位：代表产品分类；第二位：代表骨架的差异；第三位：为顺序号，用以区别基团。(二)离子交换树脂的基本性能含水量和密度粒度交联度溶胀变化交换容量选择性1．含水量和密度

5、商品离子交换树脂具有亲水性，常含有一定的结合水分。结合水的含量与其官能基的性质及交联度有关，并随着空气湿度变化而改变。测定树脂含水分的方法可用烘干法，或用KarlFisher试剂滴定法。树脂的湿真密度，是指树脂在水中充分膨胀后，树脂颗粒本身的密度(g/cm3)，一般在1.04～1.3g/cm3左右。2、粒度树脂的粒度关系到离子交换速度、树脂床中液流分布均匀性和液流压强降，以及反洗时树脂流失等。通常树脂床使用的树脂，其颗粒粒径约0.3～1.2mm。特殊用途的细磨树脂，其半径可小至0.04mm粒度的方法有两种：以颗粒半径表示以筛

6、子(目数)表示。标准筛又有两种即：美国筛和英国标准筛（BSS)。3、交联度将树脂的骨架用交联法形成一个巨大且可与热固性塑料相比拟的分子网。这种交联的程度称为交联度。树脂的交联度是按合成时所用单体中含有交联剂的质量分数来表示的。例如，聚苯乙烯树脂的交联度为8%DVB，它的意义是这种树脂合成时单体中苯乙烯占92%，二乙烯苯占8%。离子交换树脂的交联度与其许多性质(溶解度、交换容量、膨胀性、选择性、含水量，稳定性等)都有关系。交联度大的树脂特点空隙率小，相对密度大，含水率高交联网孔直径小，因而离子交换选择性大，但交换速度变慢导入活

7、性基团较困难，故交换容量较小树脂机械强度较大稳定性好4、溶胀变化干的离子交换树脂浸入纯水后，水即扩散入树脂交联网孔内。此时，树脂交换基团在水中即发生解离，并形成水合离子，从而使树脂交联网孔增大，发生膨胀，称为树脂膨胀。溶胀变化通常按干树脂所吸取的水的百分率来表示，或称溶胀率树脂溶胀影响因素所接触的介质(空气、水、溶剂)树脂本身的结构特征电荷密度(离子时的性质和浓度)反离子的种类5、交换容量交换容量是说明树脂的交换能力，通常按每克干树脂所能交换的离子的毫摩尔来表示.在工业上，常按单位体积树脂所能交换的物质的量(摩尔)表示。交换

8、容量的表示法全交换容量它是指树脂活性基团中所有可交换离子全部被交换的交换容量，其单位常用"mol/kg"或"mol/m3表示。工作交换容量它是指动态工作状态下的交换容量，其影响因素主要是:进液的离子浓度、交换操作的控制指标、树脂层的高度、交换速度、树脂粒度以及活性基团的形式等。工作交换容量