離子交換樹脂溶脹劑

❶ 離子交換柱層析中樹脂為什麼中性

離子交換柱層析中樹脂為什麼中性
1離子交換樹脂性能降解原因
樹脂在長期內使用中，性能會逐漸容下降，表現為出水（即產品）質量降低。影響樹脂性能降解的因素很復雜，如樹脂體積減少，交換能力下降，球粒裂紋增多，破碎流失等，造成上述現象的原因不外是：
（1）脹縮內應力不均。在使用中樹脂內部由於溶脹及收縮變化的不均勻，局部結構中應力不平衡，造成斷鏈裂解。
（2）氧化破壞。體系中的氧化劑，包括酸、鹼、溶劑等對樹脂骨架及功能基的破壞。
（3）雜質污染。水中雜質堵塞了樹脂的內部孔道，阻擋交換吸附。
2離子交換樹脂使用前為什麼要進行預處理
新樹脂常含有反應溶劑、未參加反應的物質和少量低分子量的聚合物、鐵、鉛、銅等雜質。當樹脂與水、酸、鹼或其它溶液相接觸時，上述可溶性雜質就會轉入溶液中，在使用初期污染出水水質。因此，新樹脂在投運前要進行預處理，轉換為指定的離子型式。

❷ 什麼叫離子交換樹脂的選擇性與什麼因素有關

什麼是離子交來換源樹脂的選擇性？

離子交換樹脂的選擇性是指離子交換樹脂能吸附的金屬離子，污水中有很多金屬離子而離子交樹脂不可能可以把所有的金屬離子都吸咐干凈的，有一些金屬離子樹脂對它的吸附能力是比較弱的而有一些則比較強，也就是說離子交換樹脂只能針對性的吸附某一些金屬離子，這就是離子交換樹脂的選擇性。

離子交換樹脂的選擇性怎樣？

離子交換反應和其他化學反應一樣，完全服從質量作用定律。離子交換親和力，也就是離子交換樹脂對水中金屬離子的吸附能力。離子交換樹脂對離子的吸附能力與離子半徑大小和離子所帶的電荷數有關。離子交換樹脂的吸附能力與金屬離子的電荷數、價態和金屬離子的半徑成正比。

離子交換樹脂的選擇性：

經過實驗證明，低濃度、常溫下，離子交換樹脂對不同離子的吸附能力順序有下列規律。

陽離子交換樹脂對金屬離子的吸附順序是：

Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。

強鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序是：

SO42->NO3->CI->HCO3->OH-。

弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序是：

OH->檸檬酸根3->SO42->酒石酸根2->草酸根2->PO43->NO2->Cl->醋酸根-

>HCO3-。

❸ 離子交換樹脂的指標所代表具體含義是什麼

(東營市禾成化學科技有限公司的離子交換樹脂 ）
離子交換樹脂是高分子化合物，所以它們的結構和性能因製造工藝的不同而不同，為此，對於商品離子交換樹脂的性能，必須用一系列指標加以說明。
同一類型的離子交換樹脂，其交聯劑加入量的多少，對產品的物理化學性能有很大的影響，一般加交聯劑多（即交聯度大）的樹脂，由於許多苯乙烯鏈都被交聯成網狀，所以其產品有網孔小、機械強度大和穩定性較好等特點，其特點是交換容量較小。
一、物理性能
1、外觀
⑴ 顏色。離子交換樹脂是一種透明或半透明的物質，依其組成的不同，呈現的顏色也各異，苯乙烯系均呈黃色，其他也有黑色及赤褐色的。樹脂的顏色稍深。樹脂在使用中，由於可交換離子的轉換或受雜質的污染等原因，其顏色會發生變化，但這種變化不能確切表明它發生了什麼改變，所以只可以作為參考。
⑵ 形狀。離子交換樹脂一般均呈球形。樹脂呈球狀顆粒數占顆粒總數的百分率，稱為圓球率。對於交換柱水處理工藝來說，圓球率愈大愈好，它一般應達90%以上。
樹脂圓球率的測定方法，是先將樹脂在60℃烘乾、稱重，然後慢慢倒在傾斜10°的玻璃上端，讓樹脂分散地向下自由滾動，將滾動下來的樹脂再稱重，後者與前者比值的百分數即為圓球率。
2、粒度
樹脂顆粒的大小對水處理的工藝過程有較大的影響。顆粒大，交換速度就慢；顆粒小，水通過樹脂層的壓力損失就大。如果各個顆粒的大小相差很大，則對水處理的工藝過程是不利的。這首先是因為小顆粒堵塞了大顆粒間的孔隙，水流不勻和阻力增大；其次，在反洗時流速過大會沖走小顆粒樹脂，而流速過小，又不能松動大顆粒。用於水處理的樹脂顆粒粒徑一般為0.3～1.2mm。樹脂粒度的表示法和過濾介質的粒度一樣，可以用有效粒徑和不勻系數表示。
3、密度
離子交換樹脂的密度是水處理工藝中的實用數據。例如在估算設備中樹脂的裝載量，需要知道它的密度。離子交換樹脂的密度有以下幾種表示法。
（1）干真密度。干真密度即在乾燥狀態下樹脂本身的密度：

干真密度 ＝ g/mL
此值一般為1.6左右,在實用意義不大,常用在研究樹脂性能方面。
(2）濕真密度。濕真密度是指樹脂在水中經過充分膨脹後，樹脂顆粒的密度：

濕真密度 ＝ g/mL
（3）濕視密度.濕視密度是指樹脂在水中充分膨脹後的堆積密度:

濕視密度 ＝ g/mL
濕視密度用來計算交換器中裝載樹脂時所需濕樹脂的質量,此值一般在0.60～0.85之間。陰樹脂較輕，偏於下限；陽樹脂較重，偏於上限。
4、含水率
離子交換樹脂的含水率是指它在潮濕空氣中所保持的水量，它可以反映交聯度和網眼中的孔隙率。樹脂的含水率愈大，表示它的孔隙率愈大，並聯度愈小。
5、溶脹性
當將乾的離子交換樹脂浸入水中時,其體積常常要變大,這種現象稱為溶脹。
影響溶脹率大小的因素有以下幾種：
（1）溶劑。樹脂在極性溶劑中的溶脹性,通常比在非極性溶劑中強。
（2）交聯度。高交聯度樹脂的溶脹能力較低。
（3）活性基團。此基團愈易電離，樹脂的溶脹性愈強。
（4）交換容量。高交換容量離子交換樹脂的溶脹性要比低交換容量的強。
（5）溶液深度。溶液中電解質濃度愈大，由於樹脂內外溶液的滲透壓差減小，樹脂的溶脹率愈小。
（6）可交換離子的本質。可交換的水合離子半徑愈大，其溶脹率愈大，故對於強酸和強鹼性離子交換樹脂，溶脹率大小的次序為：
H＋＞Na＋＞NH4＋＞K＋＞Ag＋
OH－＞HCO3≈CO32-＞SO42-＞Cl-
一般，強酸性陽離子交換樹脂由Na轉變成H型，強鹼性陰離子交換樹脂由Cl型轉變成OH型，其體積均增加約5%。
由於離子交換樹脂具有這樣的性能，因而在其交換和再生的過程中會發生脹縮現象，多次的脹縮就容易促使樹脂顆粒碎裂。
6、耐磨性
交換樹脂顆粒在運行中，由於相互磨軋和脹縮作用，會發生碎裂現象，所以其耐磨性是一個影響其實用性能的指標。一般，其機械強度應能保證每年的樹脂耗損量不超過3%～7%。
7、 溶解性
離子交換樹脂是一種不溶於水的高分子化合物，但在產品中免不了會含有少量低聚物。因這些低聚物較易溶解，所以其應用的最初階段。這些物質會逐漸溶解。
離子交換樹脂在使用中，有時也會發生轉變成膠體漸漸溶入水中的現象，即所謂膠溶。促使膠溶的因素有：樹脂的交聯度小、電離能力大、離子的水合半徑大，有時還有受高溫或被氧化的影響。特別是強鹼性陰樹脂，它會因化學降解而產生膠溶現象。
所以在運行中要密切注意其運行條件：如離子交換樹脂處於蒸餾水中要比在鹽溶液中易膠溶，Na型比Ca型易膠溶。離子交換器備用後剛投入運行時，有時發生出水帶色的現象，就是膠溶的緣故。
8、 耐熱性
各種樹脂所能承受的溫度都有限度，超過此溫度，樹脂熱分解的現象就很嚴重。由於各種樹脂的耐熱性能不一，所以對每種樹脂能承受的最高溫度，應由鑒定試驗來確定。一般陽樹脂可耐100℃或更高的溫度；陰樹脂，強鹼性的約可耐60℃，弱鹼性的可耐80℃以上。通常，鹽型要比酸型或鹼型穩定。
9、 抗凍性
根據對各種樹脂在－20℃的抗凍性試驗，發現大孔型樹脂的搞凍性優於凝膠型樹脂，實際上冰對大孔型樹脂沒有影響。凝膠型陽樹脂的抗凍性不如陰樹脂。無論陰、陽樹脂，機械強度好的（磨後圓球率高），抗凍性能也好。進行濾干外部水分的001×7陽樹脂10周期（凍干24h，再完全解凍24h為1周期）的測定，發現磨後圓球率有所下降，裂球率提高，冰凍對浸在水中的001×7陽樹脂的磨後圓球率幾乎無影響；201×7陰樹脂不管濾干外部水分、還是浸在水中冰凍，磨後圓球率和裂球率均變化不大，表明陰樹脂韌性較強。
10、 耐輻射性能
在有核反應堆的企業中，所用離子交換劑的抗輻射性是很重要的。一般而論，無機離子交換劑的耐輻射性能較好，而樹脂均易降解，其中又以陰樹脂為嚴重。
11、導電性
乾燥的離子交換樹脂不導電，純水也不導電，但用純水潤濕的離子交換樹脂可以導電，所以這種導電屬於離子型導電。這種導電在離子交換膜及樹脂的催化作用上很重要。
二、化學性能

❹ 離子交換樹脂適用哪一種進行溶脹

溶脹：當將乾的抄離子交換樹脂浸入襲水中時,其體積常常要變大,這種現象稱為溶脹。

影響溶脹率大小的因素有以下幾種：

（1）溶劑：樹脂在極性溶劑中的溶脹性,通常比在非極性溶劑中強。

（2）交聯度：高交聯度樹脂的溶脹能力較低。

（3）活性基團：此基團愈易電離，樹脂的溶脹性愈強。

（4）交換容量：高交換容量離子交換樹脂的溶脹性要比低交換容量的強。

（5）溶液深度：溶液中電解質濃度愈大，由於樹脂內外溶液的滲透壓差減小，樹脂的溶脹率愈小。

（6）可交換離子的本質：可交換的水合離子半徑愈大，其溶脹率愈大。

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❺ 離子交換系統平衡的目的

離子交換系統平衡的目的：離子交換樹脂在溶液中溶脹後，交換功能團的離子在樹脂網狀內部的水中並御殲擴散，溶液中的離子擴散至樹脂表面，然後再擴散至內部與功能團的離子交換。被交換的離子由樹脂內部擴散至溶液中。交換過程是可逆的。當溶液中的離子擴散進入樹脂內部的速率與交換的離子擴散進入溶液的速率拆搭相等時，達到了離子交換平衡，符合質量作用定律。交換反應如下式所示: Mn++nR—A←→Rn-M+nA+用濃度表示的平衡常絕沖數又稱選擇性系數。它反映了樹脂對M和A的親和力的大小。式中下標r表示在樹脂相的濃度，s表示在溶液中的濃度。

❻ 什麼是溶脹性

離子交換樹脂是親水性高分子化合物，當將乾的離子交換樹脂侵入水中時回，其體積常常要變大，答這種現象稱為溶脹。
溶脹有兩種： ①無限溶脹：線型聚合物溶於良溶劑中，能無限制吸收溶劑，直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無限溶脹的結果。 例：天然橡膠在汽油中；PS在苯中 ②有限溶脹：對於交聯聚合物以及在不良溶劑中的線性聚合物來講，溶脹只能進行到一定程度為止，以後無論與溶劑接觸多久，吸入溶劑的量不再增加，而達到平衡，體系始終保持兩相狀態。用溶脹度Q（即溶脹的倍數）表徵這種狀態，用平衡溶脹法測定之

❼ 離子交換的基本原理和裝置運行方式

離子交換的基本原理和裝置運行方式

藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。下面一起來了解一下離子交換的基本原理和裝置運行方式：

1.1離子交換的基本原理

水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。

離子交換樹脂按結構特徵，分為：凝膠型、大孔型和等孔型;

按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

按其交換基團性質，分為：強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。

⑴離子交換樹脂的構造

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基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成兩部分：固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成所謂固定離子，活動部分，能在一定范圍內自由移動，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。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

②交聯度

指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響，一般水處理中樹脂的交聯度為7%～10%.

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說，交聯度越小，活性基團越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期，減少再生次數，以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能，是設計離子交換過程裝置時所必須的數據，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。

⑦有效PH范圍

由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼，所以水的PH值對其電離會產生影響，影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外，還與水中濕度和離子濃度有關。

⑨離子交換平衡

離子交換反應是可逆反應，服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間，離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡，其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。

⑩離子交換速率

主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。

其他性能：如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水，機械強度用年損耗百分數表示，一般要求小於3%～7%/年。另外，溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降，陽離子比陰離子耐熱性能好，鹽型比酸鹼型耐熱好。

⑶樹脂層離子交換過程

以離子交換柱中裝填鈉型樹脂，從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例，以交換柱的深度為橫坐標，以樹脂的飽和度為縱坐標，可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言，樹脂層的變化可分為三個階段。

1.2離子交換裝置運行方式

離子交換裝置按運行方式不同，分為固定床和連續床

⑴固定床的構造與壓力濾罐相似，是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式，其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行，根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的.位置的不同，可分為單層床、雙層床和混合床。

單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂，如果裝填的是陽樹脂，稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂，稱為陰床。

雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂，由於強、弱兩種樹脂密度的不同，密度小的弱型樹脂在上，密度大的強型樹脂在下，在交換器內形成上下兩層。

混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂，由於陰、陽樹脂混雜，因此原水流經樹脂層時，陰、陽兩種離子同時被樹脂所吸附，其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低，有利於交換反應進行的徹底，使得出水水質大大提高。但其缺點是再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術，保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。

根據固定床原水與再生液的流動方向，又分為兩種形式，原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的，稱為順流再生固定床，原水與再生液流向相反的，稱為逆流再生固定床。

順流再生固定床的構造簡單，運行方便，但存在幾個缺點：在通常生產條件下，即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值，再生效果也不太理想;樹脂層上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期間，原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附，置換出來的反離子隨水流流經底層時，與未再生好的樹脂起逆交換反應，上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子，作為泄漏離子出現在本周期的出水中，所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期，由於樹脂層下半部原先再生不好，交換能力低，難以吸附原水中所有被去除的離子，出水提前超出規定，導致交換器過早地失效，降低了工作效率。因此，順流再生固定床只選用於設備出水較小，原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。

逆流再固定床的再生有兩種操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以彌補順流再生的缺點，而且出水質量顯著提高，原水水質適用范圍擴大，對於硬度較高的水，仍能保證出水水質，所以目前採用該法較多。

總起來說，固定床有出水水質好等優點，但固定床離子交換器存在三個缺點：一是樹脂交換容量利用率低，二是在同設備中進行產水和再生工序，生產不連續，三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻，上層的飽和程度高，下層的低。

為克服固定床的缺點，開發出了連續式離子交換設備，即連續床。

⑵連續床又分為移動床和流動床

移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內，而是處於一種連續的循環運動過程中，樹脂用量可減少三分之一至二分之一，設備單位容積的處理水量還可得到提高，如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。

流動床是運行完全連續的離子交換系統，但其操作管理復雜，廢水處理中較少應用。