離子交換樹脂是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性內基團所構成的容不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離,分成二部分:(1)固定部分,仍與骨架牢固結合,不能自由移動,構成固定離子;(2)活動部分,能在一定空間內自由移動,並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應,稱為可交換離子或反離子。以強酸性陽離子交換樹脂為例,可寫成R-SO3-H+,其中R代表樹脂母體即網狀結構部分,-SO3- 代表活性基團的固定離子,H+為活性基團的可交換離子。有時更簡單地寫成R-H+。離子交換通過不溶性的電解質(樹脂)與溶液中的另一種電解質進行化學反應。這一反應可以是中和反應、中性鹽分解或復分解反應。譬如中和反應:
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用這個反應可以去除水的鹼度。
② 陰陽離子交換樹脂的原理是什麼
陰陽離子交換樹脂是一種重要的工業原料,這種材料的本質是高分子材料的酸鹼多聚物,是一種很復雜的物質,有很多的種類,主要是隨著不同的酸鹼而變化的。陰陽離子交換樹脂在運輸的時候有非常多的注意點,對於存儲環境要求高,使用環境的要求也是很高。下面小編就來給大家介紹一下陰陽離子交換樹脂的原理是什麼,以及陰陽離子交換樹脂是什麼。
陰陽離子交換樹脂的原理
(1)強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
(2)弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
(3)強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
(4)弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
陰陽離子交換樹脂的簡介
在其網狀結構的骨架上有許多可電離、可被交換的基團,如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基(—NROH)等,正由於這些基團的存在,才使樹脂具有離子交換能力。
離子交換樹脂的種類很多,常用的是聚苯乙烯型離子交換樹脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形網狀結構,其中二乙烯苯是交聯劑。
如果用其它基團代替磺酸基,就可以得到一系列陽離子交換樹脂。例如—COOH、—OH等。這些基團上的氫離子可被樣品溶液中的陽離子交換。
離子交換樹脂內含有一定量的水份,在運輸及貯存過程中應盡量保持這部分水。如貯存過程中樹脂脫了水,應先用濃食鹽水(-10%)浸泡,再逐漸稀釋,不得直接放於水中,以免樹脂急劇膨脹而破碎。
在長期貯存中,強型樹脂應轉變成鹽型,弱型樹脂可轉變成相應的氫型或游離鹼型也可轉為鹽型,然後浸泡在潔凈的水中。樹脂在貯存或運輸過程中,應保持在5-40°C的溫度環境中,避免過冷或過熱,影響質量。若冬季沒有保溫設備時,可將樹脂貯存在食鹽水中,食鹽水的溫度可根據氣溫而定。
陰離子交換樹脂具有與陽離子交換樹脂同樣的有機骨架,只是在骨架上引入了可離解的鹼性基團,如—NH、—NH、—NHR等。這類樹脂若用NaOH溶液處理,則發生交換反應而轉變為—OH型陰離子交換樹脂。其反應如下:
R—N(CH)Cl+OH======R—N(CH)OH+C1
這些基團上的氫氧根離子可被樣品溶液中的陰離子交換。
陽樹脂分弱樹脂和強樹脂兩大類。分子式H-R(當然也可以是Na-R型),H就是氫離子。樹脂高度約0.8米到1.6米。當水從上向下,通過樹脂層時,水中的陽離子與樹脂的H離子發生交換,樹脂最上層是鐵鈣鎂離子,接著是鉀鈉氨離子。
出水水質是酸性的,PH值一般小於3。當運行約一天左右時,出水開始出現鈉離子,表示反應到了終點,需要用酸(HCl)反洗,將鈉鈣離子再置換出來。
陰陽離子交換樹脂的原理是什麼,還有陰陽離子交換樹脂是一種什麼樣的物質,這些小編都已經在上文中給大家做了詳細的介紹了。陰陽離子交換樹脂是一種有機物,這種有機物是重要的工業原理,在日常生活中的很多領域都有使用。陰陽離子交換樹脂是有酸鹼物質結合的,性能是非常的特殊的在使用的時候要求比較的高,但是使用效果卻是很出色。
③ 離子交換樹脂的基本類型
這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。 這類樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。 以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上,常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行,以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用,轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附,除去這些離子。反應時沒有放出H+,可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。這種樹脂以鈉型運行使用後,可用鹽水再生(不用強酸)。又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用,工作時放出Cl-而吸附交換其他陰離子,它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3-)運行。強酸性樹脂及強鹼性樹脂在轉變為鈉型和氯型後,就不再具有強酸性及強鹼性,但它們仍然有這些樹脂的其他典型性能,如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。
④ 離子交換樹脂分類方法主要有哪4種
根據所帶的功能團的特性,離子交換樹脂可分為:強酸性陽離子樹回脂、弱酸性陽離子樹答脂、強鹼性陰離子樹脂、弱鹼性陰離子樹脂和其它樹脂。
帶有酸性功能基、並能與陽離子進行交換的稱為陽離子交換樹脂,
帶有鹼性功能基並能與陰離子進行交換的稱為陰離子交換樹脂。
基於功能基上酸、鹼有強弱之分,離子交換樹脂又可細分為強酸性(一SO,H)、中強酸(一PO(OH))及弱酸性(一COOH)、強鹼(一N+R,C)、弱鹼性(一NH,,—NRH,-NR)離子交換樹脂。
在強鹼性離子交換樹脂中將含有[(N+(CH3);Cl)]的樹脂叫強鹼I型樹脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0H]的樹脂叫強鹼Ⅱ型樹脂。
帶有鰲合基、氧化還原基、陽陰兩性基的樹脂;分別稱為整合樹脂、氧化還原樹脂和兩性樹脂。
上述樹脂通常都用酸、鹼、鹽再生,而弱酸弱鹼的兩性樹脂可用熱水再生,故弱酸弱鹼的兩性樹脂又稱熱再生樹脂.
⑤ 樹脂有哪些類型
離子交換樹脂怎麼分類?
離子交換樹脂的分類有很多,可以根據不同的方法和用途分類,主要分類如下。
1.按離子交換樹脂的活性基團的性質分類。
2.按離子交換樹脂單體種類分類。
3.按離子交換樹脂共聚物的結構分類。
4.按離子交換樹脂的用途分類。
離子交換樹脂有哪些種類?
一、按活離子交換樹脂基團的性質分類
1.根據離子交換樹脂所帶活性基團的性質,可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。它們可分別與溶液中的陽、陰離子進行離子交換。而陽離子樹脂又分為強酸性陽離子樹脂和弱酸性陽離子樹脂兩類,陰離子樹脂則可分為強鹼性陰離子樹脂和弱鹼性陰離子樹脂兩類。
2.強酸性陽離子樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基一SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。
3.弱酸性陽離子樹脂含有弱酸性基團,如羧基一COOH,能在水中離解出H+而呈酸性,但因其解離程度不高,因此一般僅程弱酸性,故而屬於弱酸性陽離子樹脂。
4.強鹼性陰離子樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)一NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH而呈強鹼性。
5.弱鹼性陰離子樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR和叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性。
⑥ 強酸性陽離子交換樹脂的氫型與鈉型有什麼區別么
一、氫型陽離子交換樹脂是什麼?氫型陽離子交換樹脂(有時簡稱「氫型樹脂」)是一種人造有機聚合物產品。最常用的原料是:苯乙烯或丙烯酸(酯),先經過聚合反應生成具有三度空間立體網狀結構的聚合物骨架(樹脂母體),再於骨架上導入不同的「化學活性基」而成。由於它的活性基,如磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等,都含有活性氫離子,可在水中解離出來,用於與其它陽離子進行交換,所以特別在陽離子樹脂名稱之前再冠上「氫型」兩字,以與同一系統的「鈉型」種類有所區別。不過「鈉型」可以利用強酸處理成為「氫型」,「氫型」也可以用「氫氧化鈉」溶液處理成為「鈉型」,即兩型樹脂實際上可以互相轉換。氫型陽離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。和其它離子交換樹脂一般,常被製成顆粒狀,外觀看起來有些像魚卵,粒徑大約在0.3
~
1.2
mm之間,但大部分在0.4
~
0.6
mm范圍內。化學性質相當安定,摸起來硬而有彈性,機械強度也足夠承受相當壓力,顏色由白色至近乎黑色都有,顏色淺時呈透明狀,深時呈半透明狀,都有光鮮亮麗的樹脂光澤。氫型陽離子交換樹脂最常應用的地方,就是硬水的軟化,即讓硬水流過樹脂層,把硬水中的「硬度離子」,如鈣、鎂等離子吸收在樹脂中,就變成不帶硬度離子的軟水了,這也是陽離子交換樹脂最初被製造的主要目的,但它在工業上應用沒有「鈉型」來的多,因為在軟化過程中,它會直接釋出氫離子,使水質呈酸性,可能會因此腐蝕相關金屬設備。依需要的不同,它也可以應用到水質預處理工藝中,用作軟化水質及降低pH值之用。
二、種類
樹脂主要性質和類別之差異,在於它們的化學活性基種類之不同,因此氫型陽離子交換樹脂可依活性基(一種官能基)種類不同,分成兩種:強酸性陽離子交換樹脂(strong-
acid
anion
exchange
resin)和弱酸性陽離子交換樹脂(weak
-
acid
anion
exchange
resin)。強酸性陽離子交換樹脂系因它的活性氫離子在水中很容易解離而得名,其骨架均為聚苯乙烯系統,主要產品是「磺酸型」強酸性陽離易解離而得名,骨架均為聚丙烯酸系統,主要產品是「羧酸型」弱酸性陽離子交換樹脂,通常顏色較?白色或淡黃色球狀子交換樹脂,通常顏色較深,棕黃色至綜色球狀顆粒,以綜色最常見;反之,弱酸性陽離子交換樹脂則是因它的活性氫離子在水中比較不容顆粒,以淡黃色最常見。如果用化學反應來表示這兩種樹脂的差異性,我們可以描述如下(R代表樹脂母體):
強酸性:
R-SO3H
→
R-SO3-
+
H+
(H+容易解離,在水中呈強酸性)弱酸性:
R-COOH
→
R-COO-
+
H+
(H+不易解離,在水中呈弱酸性)
由於強酸性陽離子交換樹脂的解離能力很強,所以在任何酸性或鹼性溶液中均能解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍介於1~14。反之,弱酸性陽離子交換樹脂的解離能力很弱,只能在弱酸性至鹼性溶液中解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍僅介於5~14。
⑦ 離子交換樹脂按作用和用途可分為哪幾種
1、強酸性陽離子交換樹脂
強酸性陽離子交換樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性,樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子,這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。
強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用,如強酸性陽離子交換樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
2、弱酸性陽離子交換樹脂
弱酸性陽離子交換樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。
弱酸性陽離子交換樹脂離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5-14)起作用,這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
3、強鹼性陰離子交換樹脂
強鹼性陰離子交換樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強鹼性,這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
強鹼性陰離子交換樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
4、弱鹼性陰離子交換樹脂
弱鹼性陰離子交換樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性,這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
弱鹼性陰離子交換樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附,只能在中性或酸性條件(如pH1-9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
⑧ 離子交換樹脂有哪幾種
離子交換樹脂的基本類型
1、強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
2、弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
3、強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
4、弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
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⑨ 離子交換樹脂有哪幾種影響離子交換樹脂的因素有哪些
離子交換樹脂的種類:
1.強酸性陽離子交換樹脂
通常用於水軟化和脫礦質應用。強酸性陽離子樹脂是一種相對安全且成本有效的方法,用於去除水垢和硬度,例如鈣和鎂,因為它們可以用濃鹽溶液如氯化鈉鹽水再生。當用氫氣循環與硫酸或鹽酸(HCl)作為再生劑時,強酸性陽離子樹脂對脫礦質也非常有效。
2.弱酸性陽離子交換樹脂
是脫鹼應用的經濟有效的選擇,其中給水具有高比例的硬度與鹼度。弱酸性陽離子樹脂通過除去二價陽離子(例如鈣)並根據工藝條件用氫/鈉代替它來實現這一點。根據工藝需要,可以在離子交換過程之後進行脫氣和pH調節。弱酸性陽離子樹脂也是高鹽度流軟化的理想選擇。
3.強鹼陰離子交換樹脂
有多種類型,必須對其特性進行稱重,以確定最適合特定應用的樹脂。離子交換樹脂有利於二氧化硅的去除,特別是對於游離無機酸(FMA)含量低的物流。強鹼陰離子交換樹脂的其他優異用途包括去除鈾。強鹼陰離子交換樹脂對於去除硝酸鹽(NO 3)也是有效的,但如果進料水含有高濃度的硫酸鹽,則過量的再生循環可能會影響效率。最後,強鹼陰離子交換樹脂能夠與鹵素結合。
4.弱鹼陰離子交換樹脂
對於不需要除去二氧化碳(CO 2)和/或二氧化硅(SiO 2)的去離子應用是有效的。弱鹼陰離子交換樹脂對酸吸收也有效,因為它們可以中和強無機酸。
5.螯合樹脂
最常見的特種樹脂類型,用於選擇性去除某些金屬,鹽水軟化和其他物質。特殊樹脂官能團根據手頭的應用而廣泛變化,並且可包括硫醇,亞氨基二乙酸或氨基膦酸等。螯合樹脂廣泛用於稀釋溶液中的金屬濃縮和去除,例如鈷(Co 2+)和汞(Hg 2+)。
6.拋光混床樹脂
混合床單元由於流含量的波動而更容易受到樹脂結垢和較差的系統功能的影響,因此通常在其他處理工藝的後端使用,使用拋光混床樹脂制備純水/超純水。
⑩ 處理較硬的水常用陽離子和離子交換樹脂的活性基團是什麼
如果你只想去除原水中的硬度,那麼採用鈉型陽樹脂即可,工作原理如下
Na型強酸性陽樹脂與原水中硬度(即Ca2+、Mg2+離子)的交換反應為:
Ca2+
+
2RNa
→
R2Ca
+
2Na+
Mg2+
+
2RNa
→
R2Mg
+
2Na+
如果你要制備一級除鹽水,那麼應該採用氫型陽樹脂和氫氧型陰樹脂
1.1
氫型陽樹脂的交換反應(陽床交換反應)
H型強酸性陽樹脂與原水中陽離子的交換反應為:
Ca2+
+
2RH
→
R2Ca
+
2H+
Mg2+
+
2RH
→
R2Mg
+
2H+
Na+
+
RH
→
RNa
+
H+
1.2
氫氧型陰樹脂的交換反應(陰床交換反應)
OH型強鹼性陰樹脂與原水中陰離子的交換反應為:
Cl-
+
ROH
→
RCl
+
OH-
HSO4-
+
ROH
→
RHSO4
+
OH-
SO42-
+
2ROH
→
R2SO4
+
2OH-
HCO3-
+
ROH
→
RHCO3
+
OH-
HSiO3-
+
ROH
→
RHSiO3
+
OH-
OH型弱鹼性陰樹脂的交換反應為:
H+
+
Cl-
+
RNHOH
→
RNHCl
+
H2O
H+
+
HSO4-
+
2RNHOH
→
(RNH)2SO4
+
2H2O
2H+
+
SO42-
+
2RNHOH
→
(RNH)2SO4
+
2H2O
經過上述交換反應,水中的陽離子和陰離子各自與H型陽樹脂和OH型陰樹脂反應,分別形成H+和OH-,並結合成水,其反應如下:
H+
+
OH-
→
H2O
在陽離子交換後,水中大量存在的H+和HCO3-結合生成難解離的H2CO3。它可以通過和強鹼性陰離子交換生成H2O,也可以用真空脫碳器除去。和前者相比,後者具有操作簡單、節約運行費用的優點,因此在化學除鹽系統中,一般均設有脫碳器。