水中离子与树脂的交换过程

⑴ 离子交换树脂的原理

离子交换树脂是由空间网状结构骨架（即母体）与附属在骨架上的许多活性内基团所构成的容不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成二部分：（1）固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成固定离子；（2）活动部分，能在一定空间内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子或反离子。以强酸性阳离子交换树脂为例，可写成R-SO3-H+，其中R代表树脂母体即网状结构部分，-SO3- 代表活性基团的固定离子，H+为活性基团的可交换离子。有时更简单地写成R-H+。离子交换通过不溶性的电解质（树脂）与溶液中的另一种电解质进行化学反应。这一反应可以是中和反应、中性盐分解或复分解反应。譬如中和反应：
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用这个反应可以去除水的碱度。

⑵ 离子交换树脂净水原理

离子交换树脂算起来不算净水，它们主要用于水的高级净化，也就是去除特定离子。离子交换树脂一般是高分子盐类，强碱弱酸盐，或者强酸弱碱盐，比如常用去除硬度的001×7强酸性阳离子树脂，就是末端是钠离子，水经过时候钠离子交换掉水里的钙离子，降低水的硬度。当离子饱和无法继续降硬的时候，需要用饱和食盐水进行树脂再生，也就是用钠离子换掉树脂上的钙离子。其他树脂工作方法类似，当然也有一次性树脂。

⑶ 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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⑷ 什么是离子交换过程，影响离子交换过程的因素有哪些

离子交换过程归纳为如下几个过程
1. 水中离子在水溶液中向树脂表面扩散
2. 水中离子进入树脂颗粒的交联网孔，并进行扩散
3. 水中离子与树脂交换基团接触，发生复分解反应，进行离子交换
4. 被交换下来的离子，在树脂的交联网孔内向树脂表面扩散
5. 被交换下来的离子，向水溶液中扩散

影响交换的主要因素有流速、原料液浓度、温度等。
流速
原料液的流速实际上反映了达到反应平衡的时间，在交换过程中，离子进行扩散—交换—扩散一系列步骤，有效地控制流速很重要。一般，交换液流速大，离子的透析量就高，未来及交换而通过树脂层流失的量增多。因此，应根据交换容量等选择适宜的流速。

原料液浓度
树脂中可交换的离子与溶液中同性离子既有可能进行交换，也有可能相斥，液相离子浓度高，树脂接触机会多，较易进入树脂网孔内，液相浓度低，树脂交换容量大时，则相反。但液相离子浓度过高，将引起树脂表面及内部交联网孔收缩，也会影响离子进入网孔。实验证明，在流速一定时，溶液浓度越高，溶质的流失量液越大。

温度
温度越提高，离子的热运动越剧烈。单位时间碰撞次数增加，可加快反应速率。但温度太高，离子的吸附强度会降低，甚至还会影响树脂的热稳定性，经济上不利，实际生产中采用室温操作较宜。

⑸ 用离子交换树脂软化水的原理是什么

离子交换(Ion Exchange)法是利用离子交换树脂交换离子的能力，按水处理的要求将原水中所不需要的离子通过交换而暂时占有，然后再将它释放到再生液中，使水得到软化的水处理方法。
离子交换树脂是一种由有机分子单体聚合而成的，具有三维网络结构的多孔海绵状高分子化合物。在构成网络的主链上有许多活动的化学功能团，这些功能团由带电荷的固定离子和以离子键与固定离子相结合的反离子所组成。树脂吸水膨胀后，化学功能团上结合的反离子与水中的离子进行交换。阳离子交换树脂可吸附Ca2+、Mg2+等阳离子，阴离子交换树脂可吸附Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- 等阴离子，从而使原水得以净化。反应式如下：
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
经过几组树脂的反复交换，水的硬度和碱度都能得到较好控制。处理过的水含盐量可降至5～10mg/L以下，硬度接近0，pH值接近中性。

⑹ 离子交换顺序是由什么决定的

离子交换过程归纳为如下几个过程
1. 水中离子在水溶液中向树脂表面扩散
2. 水中离子进入树脂颗粒的交联网孔，并进行扩散
3. 水中离子与树脂交换基团接触，发生复分解反应，进行离子交换
4. 被交换下来的离子，在树脂的交联网孔内向树脂表面扩散
5. 被交换下来的离子，向水溶液中扩散

影响交换的主要因素有流速、原料液浓度、温度等。
流速
原料液的流速实际上反映了达到反应平衡的时间，在交换过程中，离子进行扩散—交换—扩散一系列步骤，有效地控制流速很重要。一般，交换液流速大，离子的透析量就高，未来及交换而通过树脂层流失的量增多。因此，应根据交换容量等选择适宜的流速。

原料液浓度
树脂中可交换的离子与溶液中同性离子既有可能进行交换，也有可能相斥，液相离子浓度高，树脂接触机会多，较易进入树脂网孔内，液相浓度低，树脂交换容量大时，则相反。但液相离子浓度过高，将引起树脂表面及内部交联网孔收缩，也会影响离子进入网孔。实验证明，在流速一定时，溶液浓度越高，溶质的流失量液越大。

温度
温度越提高，离子的热运动越剧烈。单位时间碰撞次数增加，可加快反应速率。但温度太高，离子的吸附强度会降低，甚至还会影响树脂的热稳定性，经济上不利，实际生产中采用室温操作较宜。

⑺ 离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(7)水中离子与树脂的交换过程扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

⑻ 跪求，阴阳离子交换树脂净水操作过程说明

你说的是不是混床1）运行
水自上而下通过混合树脂，水中的阳阴离子同时被置换去除。运行时监测；A进水压力；B出水电导率。
进水压力由压力表监测，运行时随时注意压力表的变化，防止因压力过高而损坏设备．
出水电导率用电导仪监测，对水质要求较高的设备，电导仪应尽量用工业电导仪（例如CM230）在管道系统中直接测量，防止取样过程中因外部污染而影响测量准确性．运行时应随时监看电导仪，临近运行周期终点更应注意监看，一旦水质超标，即应停止运行，转入再生操作。水质指标根据工工艺要求确定。
2）分层
阳阴两种树脂需分别用盐酸和烧碱再生，故再生前要将混合的两种树脂彻底分离开来，树脂分层是混合离子交换器操作的最关键操作，它直接影响到树脂的再生效果和出水水质，应充分注意。
分层方法是让水从交换器底部进入，水自下而上冲洗树脂层，使树脂层松动膨胀。因阴阳两种树脂的比重不同，阳树脂较重，树脂层膨胀滚动时比重较大的阳树脂将不断沉积在交换器底部。比重较轻的阴树脂则浮在阳树脂层上面，这样分层结束时，两种树脂将出现明显的界面（可从视镜中观察到）。操作时应缓慢加大反洗水量，使树脂充分膨胀，并保持10分钟左右，再缓慢减小水量，如果一次操未能取得明显的公层效果，可反复进行几次，直至树脂分层出现较明显界面。如果树脂未完全失效树脂出现抱团现象，也可先向交换柱内吸入碱溶液，强制树脂失效，再进行分层操作，可以取得良好的效果。
3）阴树脂再生
阴树脂再生液（4-6%NaOH）自上而下通过树脂层，使饱和的树脂再生为新生树脂，再生废液从中排排出，NaOH用量按一般经验为80~100克/升树脂（100%NaOH）。进碱液时控制流速不要太快，一般应从25-40分钟左右用完所需的再生剂为宜，再生时还应控制再生废液排放的速度不要太快，一般应维持再生液液面略高于阴树脂为好。避免部份树脂始终未被再生液浸泡。进碱前应先将柱内积水排至树脂层面以上50-100毫米处，避免不必要的再稀释。
4）清洗阴树脂
阴树脂再生完毕，自上而下用清水冲洗树脂，把残留的再生剂清洗干净。清洗一次一般需进行45分钟之后开始测量清洗排水的碱度直到碱度值不再下降，基本保持恒定时，即可停止清洗，进行下一操作。一般控制进水PH值在8-9左右。
5）再生阳树脂
盐酸再生液（4-6%）由下部向上流过阳树脂层，并经中间排水口排出。盐酸用量按一般经验为60-80克/升树脂（HCL），进再生液时同样要控制流速不要过快，一般以25-40分钟左右用完所需再生剂为宜。再生废液应排放及时，决不能使液位上升到阴树脂层范围内，否则会使阴树脂污染。为减少这种可能性，在进行阳树脂再生过程中，阴树脂清洗水可以同时打开，以利用上部的清水压住下部酸液进入阳树脂层内。
6）清洗阳树脂
进完再生液后，继续自上而下用清水冲洗树脂，将残留的再生剂清洗干净。清洗约30分钟之后，测量排水阀出水的酸度，直到酸度值不再下降，基本保持恒定时，即可认为清洗完成，一般控制进水PH值在5-5.5左右。
7）混合
再生好的两种树脂要重新混合均匀经后才能使用。混合的方法是开启进水阀，把塔内水位放至比树脂（阴树脂）要高出20-30厘米处，后打开顶部排气阀使压缩空气自下而上搅动树脂层，树脂即会混合均匀。一般压缩空气时间为4-6分钟，即可取得满意的混合效果，压缩空气压力应保持在0.1-0.15Mpa范围内，压力过低会影响混合效果，过高则影响设备及管道的安全。
混合结束时，用尽快的速度排水，使树脂迅速下沉，防止树脂再移层，排水至水面与树脂平面齐即可。
混合树脂前，必须先打开排气阀，才可以缓慢向设备加气进行混合，混合时要注意，设备 压力表的压力，发现异常要立刻停止，处理好后，才可以开始运行。
8）正洗
混合的树脂再进行正洗，进一步去除树脂层中残留的废掖．正洗流量可以接近运行流量，正洗时一般出水电导率会迅速下降，当出水电导率低于规定值时，即可停止正洗，重新投入运行．
正洗前应先打开排气阀排气，直到排气管排出的水不带有空气，再打开正洗排水阀，关闭排气阀．