水中離子與樹脂的交換過程

⑴ 離子交換樹脂的原理

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。

⑵ 離子交換樹脂凈水原理

離子交換樹脂算起來不算凈水，它們主要用於水的高級凈化，也就是去除特定離子。離子交換樹脂一般是高分子鹽類，強鹼弱酸鹽，或者強酸弱鹼鹽，比如常用去除硬度的001×7強酸性陽離子樹脂，就是末端是鈉離子，水經過時候鈉離子交換掉水裡的鈣離子，降低水的硬度。當離子飽和無法繼續降硬的時候，需要用飽和食鹽水進行樹脂再生，也就是用鈉離子換掉樹脂上的鈣離子。其他樹脂工作方法類似，當然也有一次性樹脂。

⑶ 什麼叫離子交換樹脂

什麼是離子交換樹脂？

離子交換是一種可逆的化學反應，其中從溶液中除去溶解的離子並用相同或類似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學反應物，而是促進離子交換反應的物理介質。樹脂本身由形成烴網路的有機聚合物組成。整個聚合物基質是離子交換位點，其中帶正電離子（陽離子）或帶負電離子（陰離子）的所謂「官能團」固定在聚合物網路上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。

離子交換樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。交聯使樹脂聚合物具有更強，更有彈性的結構和更大的容量（按體積計）。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯，但某些類型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）製造的。然後樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位於整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予離子交換樹脂其分離能力，並且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。最常見的成分包括：

1.強酸陽離子交換樹脂

由聚苯乙烯基質和磺酸鹽（SO 3 -）官能團組成，其中帶有鈉離子（Na 2+）用於軟化應用，或氫離子（H +）用於脫礦質

2.弱酸陽離子交換樹脂

樹脂由丙烯酸聚合物組成，該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產生羧酸官能團。由於它們對氫離子（H +）的高親和力，弱酸陽離子交換樹脂通常用於選擇性地除去與鹼度相關的陽離子。

3.強鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質組成，以將陰離子固定到交換位點。1型強鹼陰離子交換樹脂是通過應用三甲胺生產的，其產生氯離子（Cl -），而2型強鹼陰離子交換樹脂通過應用二甲基乙醇胺生產，其產生氫氧根離子（OH -）。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化的聚苯乙烯基質組成，然後用二甲胺胺化。弱鹼陰離子交換樹脂

的獨特之處在於它們不具有可交換的離子，因此用作酸吸收劑以除去與強無機酸相關的陰離子。

5.螯合樹脂

螯合樹脂是最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬和其他物質。在大多數情況下，樹脂基質由聚苯乙烯組成，盡管多種物質用於官能團，包括硫醇，三乙基銨和氨基膦等。

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⑷ 什麼是離子交換過程，影響離子交換過程的因素有哪些

離子交換過程歸納為如下幾個過程
1. 水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散
2. 水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔，並進行擴散
3. 水中離子與樹脂交換基團接觸，發生復分解反應，進行離子交換
4. 被交換下來的離子，在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散
5. 被交換下來的離子，向水溶液中擴散

影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。
流速
原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應根據交換容量等選擇適宜的流速。

原料液濃度
樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，較易進入樹脂網孔內，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮，也會影響離子進入網孔。實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質的流失量液越大。

溫度
溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加，可加快反應速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩定性，經濟上不利，實際生產中採用室溫操作較宜。

⑸ 用離子交換樹脂軟化水的原理是什麼

離子交換(Ion Exchange)法是利用離子交換樹脂交換離子的能力，按水處理的要求將原水中所不需要的離子通過交換而暫時佔有，然後再將它釋放到再生液中，使水得到軟化的水處理方法。
離子交換樹脂是一種由有機分子單體聚合而成的，具有三維網路結構的多孔海綿狀高分子化合物。在構成網路的主鏈上有許多活動的化學功能團，這些功能團由帶電荷的固定離子和以離子鍵與固定離子相結合的反離子所組成。樹脂吸水膨脹後，化學功能團上結合的反離子與水中的離子進行交換。陽離子交換樹脂可吸附Ca2+、Mg2+等陽離子，陰離子交換樹脂可吸附Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- 等陰離子，從而使原水得以凈化。反應式如下：
R-H+(-SO3H+)+ Ca2+、Mg2+→R-SO3Ca(Mg)+H+
R-OH-(≡N-OH-)+ HCO3-、SO42-、CO32-→R≡N- SO42-( HCO3-、CO32-)+OH-
H++ OH-→H2O
經過幾組樹脂的反復交換，水的硬度和鹼度都能得到較好控制。處理過的水含鹽量可降至5～10mg/L以下，硬度接近0，pH值接近中性。

⑹ 離子交換順序是由什麼決定的

離子交換過程歸納為如下幾個過程
1. 水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散
2. 水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔，並進行擴散
3. 水中離子與樹脂交換基團接觸，發生復分解反應，進行離子交換
4. 被交換下來的離子，在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散
5. 被交換下來的離子，向水溶液中擴散

影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。
流速
原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應根據交換容量等選擇適宜的流速。

原料液濃度
樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，較易進入樹脂網孔內，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮，也會影響離子進入網孔。實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質的流失量液越大。

溫度
溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加，可加快反應速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩定性，經濟上不利，實際生產中採用室溫操作較宜。

⑺ 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程：

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中，含有的金屬陽離子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中，（即為陽離子交換樹脂原理）。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團，在水中易生成OH-離子）上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中，（即為陰離子交換樹脂原理）。而H+與OH-相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。

(7)水中離子與樹脂的交換過程擴展閱讀：

離子交換樹脂使用方法：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，有些可達到50目，因此在使用前要先乾燥，粉碎，過篩，通常乾燥時在烘箱中進行，亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行，粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，然後將氯型轉化成OH型，再轉化成氯型，最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可，不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒；反復操作直至上層液澄清後，即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，將樹脂倒入柱子中，還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，亦可將樣品溶液反復通過柱子，直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來，常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等，可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

⑻ 跪求，陰陽離子交換樹脂凈水操作過程說明

你說的是不是混床1）運行
水自上而下通過混合樹脂，水中的陽陰離子同時被置換去除。運行時監測；A進水壓力；B出水電導率。
進水壓力由壓力表監測，運行時隨時注意壓力表的變化，防止因壓力過高而損壞設備．
出水電導率用電導儀監測，對水質要求較高的設備，電導儀應盡量用工業電導儀（例如CM230）在管道系統中直接測量，防止取樣過程中因外部污染而影響測量准確性．運行時應隨時監看電導儀，臨近運行周期終點更應注意監看，一旦水質超標，即應停止運行，轉入再生操作。水質指標根據工工藝要求確定。
2）分層
陽陰兩種樹脂需分別用鹽酸和燒鹼再生，故再生前要將混合的兩種樹脂徹底分離開來，樹脂分層是混合離子交換器操作的最關鍵操作，它直接影響到樹脂的再生效果和出水水質，應充分注意。
分層方法是讓水從交換器底部進入，水自下而上沖洗樹脂層，使樹脂層松動膨脹。因陰陽兩種樹脂的比重不同，陽樹脂較重，樹脂層膨脹滾動時比重較大的陽樹脂將不斷沉積在交換器底部。比重較輕的陰樹脂則浮在陽樹脂層上面，這樣分層結束時，兩種樹脂將出現明顯的界面（可從視鏡中觀察到）。操作時應緩慢加大反洗水量，使樹脂充分膨脹，並保持10分鍾左右，再緩慢減小水量，如果一次操未能取得明顯的公層效果，可反復進行幾次，直至樹脂分層出現較明顯界面。如果樹脂未完全失效樹脂出現抱團現象，也可先向交換柱內吸入鹼溶液，強制樹脂失效，再進行分層操作，可以取得良好的效果。
3）陰樹脂再生
陰樹脂再生液（4-6%NaOH）自上而下通過樹脂層，使飽和的樹脂再生為新生樹脂，再生廢液從中排排出，NaOH用量按一般經驗為80~100克/升樹脂（100%NaOH）。進鹼液時控制流速不要太快，一般應從25-40分鍾左右用完所需的再生劑為宜，再生時還應控制再生廢液排放的速度不要太快，一般應維持再生液液面略高於陰樹脂為好。避免部份樹脂始終未被再生液浸泡。進鹼前應先將柱內積水排至樹脂層面以上50-100毫米處，避免不必要的再稀釋。
4）清洗陰樹脂
陰樹脂再生完畢，自上而下用清水沖洗樹脂，把殘留的再生劑清洗干凈。清洗一次一般需進行45分鍾之後開始測量清洗排水的鹼度直到鹼度值不再下降，基本保持恆定時，即可停止清洗，進行下一操作。一般控制進水PH值在8-9左右。
5）再生陽樹脂
鹽酸再生液（4-6%）由下部向上流過陽樹脂層，並經中間排水口排出。鹽酸用量按一般經驗為60-80克/升樹脂（HCL），進再生液時同樣要控制流速不要過快，一般以25-40分鍾左右用完所需再生劑為宜。再生廢液應排放及時，決不能使液位上升到陰樹脂層范圍內，否則會使陰樹脂污染。為減少這種可能性，在進行陽樹脂再生過程中，陰樹脂清洗水可以同時打開，以利用上部的清水壓住下部酸液進入陽樹脂層內。
6）清洗陽樹脂
進完再生液後，繼續自上而下用清水沖洗樹脂，將殘留的再生劑清洗干凈。清洗約30分鍾之後，測量排水閥出水的酸度，直到酸度值不再下降，基本保持恆定時，即可認為清洗完成，一般控制進水PH值在5-5.5左右。
7）混合
再生好的兩種樹脂要重新混合均勻經後才能使用。混合的方法是開啟進水閥，把塔內水位放至比樹脂（陰樹脂）要高出20-30厘米處，後打開頂部排氣閥使壓縮空氣自下而上攪動樹脂層，樹脂即會混合均勻。一般壓縮空氣時間為4-6分鍾，即可取得滿意的混合效果，壓縮空氣壓力應保持在0.1-0.15Mpa范圍內，壓力過低會影響混合效果，過高則影響設備及管道的安全。
混合結束時，用盡快的速度排水，使樹脂迅速下沉，防止樹脂再移層，排水至水面與樹脂平面齊即可。
混合樹脂前，必須先打開排氣閥，才可以緩慢向設備加氣進行混合，混合時要注意，設備 壓力表的壓力，發現異常要立刻停止，處理好後，才可以開始運行。
8）正洗
混合的樹脂再進行正洗，進一步去除樹脂層中殘留的廢掖．正洗流量可以接近運行流量，正洗時一般出水電導率會迅速下降，當出水電導率低於規定值時，即可停止正洗，重新投入運行．
正洗前應先打開排氣閥排氣，直到排氣管排出的水不帶有空氣，再打開正洗排水閥，關閉排氣閥．