A. 您好,请问阳树脂是强酸性还是阴树脂是强酸性
离子交换树脂的基本性能
1、强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
2、弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
3、强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
4、弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
B. 阳离子交换树脂的物理性质
1、离子交换树脂颗粒尺寸:
离子交换树脂一般呈颗粒状,树脂颗粒的尺寸是非常重要的,如果树脂颗粒尺寸大的话,反应速度就比较慢一些,而树脂颗粒尺寸小,反应速度较快,但是液体通过的阻力也比较大,需要较高的工作压力,所以树脂颗粒的大小一般是经过严格筛选才能够确定,大多数的树脂的尺寸的有效粒径在0.4~0.6mm左右。
2、离子交换树脂的密度:
离子交换树脂的密度有两种,一种是树脂干燥时的密度,被称为真密度,另外一种是树脂湿润时的密度,被称为视密度。树脂的密度和树脂的交联度是息息相关的,交联度高的树脂密度一般也较高,而强酸性或强碱性的树脂要比弱酸性或弱碱性树脂的密度高一些。
3、离子交换树脂的溶解性:
离子交换树脂一般情况下是不溶性物质,不过树脂在合成的过程中,可能会加入一些聚合度较低的物质,就会导致树脂在工作时将这些物质溶解出来,根据统计交联度较低和含活性基团多的树脂,溶解倾向较大,我们在选择树脂时也要考虑到树脂溶解性能不能符合自己的要求。
4、离子交换树脂的耐用性:
离子交换树脂在运输、储存、使用时,树脂可能会发生摩擦、膨胀或者收缩等变化,长期使用后,还可以会发生树脂破损等现象,所以在选择树脂时,树脂的机械强度和耐磨性也是非常重要的一点,一般交联度低的树脂,耐磨性也较低。
5、离子交换树脂的膨胀度:
离子交换树脂体内本身就含有一定的水分,还有其他的亲水基团,使用树脂在与水接触时,就会发生树脂膨胀的现象,树脂在转型时,也会发生膨胀,比如树脂由氢型转为钠型时,树脂就会发生膨胀,一般情况下,树脂的交联度越低,膨胀度就越大,所以在树脂在装填时需要根据树脂膨胀的大小,确认树脂装填的高度。
6、离子交换树脂的水分:
一定离子型态的树脂其颗粒内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。同种树脂,不同的离子型态,其含水量也是不同的。为此,国家标准也规定了各种树脂在特定的离子型态下的含水量。树脂在使用的过程中,随着各种因素对树脂的损害,其含水量也会发生变化。因此,树脂含水量的变化大小,也是判断树脂受损性程度的依据之一。
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C. 离子交换树脂的工艺特性
阴阳离子交换树脂工作原理:
离子交换是带电粒子或离子的可逆交换与相同电荷的交换。当存在于不溶性阴阳离子交换树脂树脂基质上的离子有效地与周围溶液中存在的类似电荷的离子交换位置时,会发生这种情况。
阴阳离子交换树脂树脂以这种方式起作用,因为它的官能团基本上是固定的离子,它们永久地结合在树脂的聚合物基质中。这些带电离子将容易与相反电荷的离子结合,这些离子通过施加抗衡离子溶液而被输送。这些反离子将继续与官能团结合,直至达到平衡。
在阴阳离子交换树脂循环期间,将待处理的溶液加入阴阳离子交换树脂树脂床中并使其流过珠粒。当溶液移动通过阴阳离子交换树脂树脂时,树脂的官能团吸引溶液中存在的任何抗衡离子。如果官能团对新抗衡离子的亲和力大于已经存在的那些,那么溶液中的离子将移除现有的离子并取代它们,通过共享的静电吸引力与官能团结合。通常,离子的尺寸和/或价数越大,其与相反电荷的离子的亲和力就越大。
让我们将这些概念应用于典型的阴阳离子交换树脂水软化系统。在该实施例中,软化机理由阳离子交换树脂组成,其中磺酸根阴离子(SO 3 -)官能团固定在阴阳离子交换树脂树脂基质上。然后将含有钠阳离子(Na +)的抗衡离子溶液施加到树脂上。通过静电吸引将Na +保持在固定的SO 3 -阴离子上,在树脂中产生净中性电荷。在活性阴阳离子交换树脂循环期间,将含有硬离子(Ca 2+或Mg 2+)的流加入到阳离子交换树脂中。自SO 3 -官能团对硬度阳离子的亲和力大于对Na +离子的亲和力,硬离子取代Na +离子,然后Na +离子作为处理流的一部分流出阴阳离子交换树脂单元。另一方面,硬度离子(Ca 2+或Mg 2+)由阴阳离子交换树脂树脂保留。
阴阳离子交换树脂成分有哪些?
阴阳离子交换树脂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)。虽然大多数阴阳离子交换树脂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。这些官能团赋予阴阳离子交换树脂树脂其分离能力,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:
强酸阳离子(SAC)交换树脂
SAC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 +)用于脱矿质弱酸阳离子(WAC)交换树脂。WAC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,WAC树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
强碱阴离子(SBA)交换树脂
SBA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SBA树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型SBA树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。
弱碱阴离子(WBA)交换树脂
WBA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。WBA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。
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。
D. 离子交换树脂有哪几种影响离子交换树脂的因素有哪些
离子交换树脂的种类:
1.强酸性阳离子交换树脂
通常用于水软化和脱矿质应用。强酸性阳离子树脂是一种相对安全且成本有效的方法,用于去除水垢和硬度,例如钙和镁,因为它们可以用浓盐溶液如氯化钠盐水再生。当用氢气循环与硫酸或盐酸(HCl)作为再生剂时,强酸性阳离子树脂对脱矿质也非常有效。
2.弱酸性阳离子交换树脂
是脱碱应用的经济有效的选择,其中给水具有高比例的硬度与碱度。弱酸性阳离子树脂通过除去二价阳离子(例如钙)并根据工艺条件用氢/钠代替它来实现这一点。根据工艺需要,可以在离子交换过程之后进行脱气和pH调节。弱酸性阳离子树脂也是高盐度流软化的理想选择。
3.强碱阴离子交换树脂
有多种类型,必须对其特性进行称重,以确定最适合特定应用的树脂。离子交换树脂有利于二氧化硅的去除,特别是对于游离无机酸(FMA)含量低的物流。强碱阴离子交换树脂的其他优异用途包括去除铀。强碱阴离子交换树脂对于去除硝酸盐(NO 3)也是有效的,但如果进料水含有高浓度的硫酸盐,则过量的再生循环可能会影响效率。最后,强碱阴离子交换树脂能够与卤素结合。
4.弱碱阴离子交换树脂
对于不需要除去二氧化碳(CO 2)和/或二氧化硅(SiO 2)的去离子应用是有效的。弱碱阴离子交换树脂对酸吸收也有效,因为它们可以中和强无机酸。
5.螯合树脂
最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属,盐水软化和其他物质。特殊树脂官能团根据手头的应用而广泛变化,并且可包括硫醇,亚氨基二乙酸或氨基膦酸等。螯合树脂广泛用于稀释溶液中的金属浓缩和去除,例如钴(Co 2+)和汞(Hg 2+)。
6.抛光混床树脂
混合床单元由于流含量的波动而更容易受到树脂结垢和较差的系统功能的影响,因此通常在其他处理工艺的后端使用,使用抛光混床树脂制备纯水/超纯水。
E. 阳离子交换树脂的注意事项
阳离子交换树脂使用注意事项:
一般阳离子交换树脂都是氢离子型,这样的话就用1~2%的稀硫酸浸泡,时间12小时或以上,再用水洗至中性,即可使用。不能用自来水洗,要有去离子水,树脂的ph一般不测定,测的是通过树脂流出来的溶液的ph。
由于在合成树脂过程中,树脂表面及空隙中混掺有低分子和一些无机杂质(如铜、铁等)、高分子单体物质,以及致孔剂等,因此树脂在正式投入运行之前,必须将这些杂质除去,否则在使用过程中会以各种方式污染树脂。特别应当指出,在含铬废水中,因铬酸是一种氧化剂,如树脂中有铜、铁,便有催化氧化作用,从而加快树脂氧化。预处理方法如下:1、热水洗涤准备使用的新树脂先用热水反复清洗。阳树脂可用70~80℃的热水,阴树脂(特别是强碱阴树脂)的耐热性较差,可用50~60℃的热水。开始浸洗时,每隔15分钟左右换水一次,浸洗时要不是搅拌,换水4~5次后,可隔30分钟左右换水一次,总共换水7~8次,浸泡至洗涤水不带褐色,泡沫很少时为止。
树脂的保养树脂在使用过程中应防止悬浮物、有机物及油类等的污染,同时又要防止某些废水对树脂的剧烈氧化作用。因此,酸性氧化废水进入阴树脂前应去除重金属离子,以防止重金属对树脂的催化作用。每次设备运行完毕后应将交换柱中废水排回废水池,代之以自来水或净化水浸泡。树脂饱和后要及时再生,再生后不宜长期在原液中浸泡停放,应及时淋洗干净。
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F. 什么叫离子交换树脂的选择性与什么因素有关
离子交换树脂选择性是什么?
离子交换树脂的选择性是指离子交换树脂能吸附的金属离子,污回水中有很多金答属离子而离子交树脂不可能可以把所有的金属离子都吸咐干净的,有一些金属离子树脂对它的吸附能力是比较弱的而有一些则比较强,也就是说离子交换树脂只能针对性的吸附某一些金属离子,拿同一款离子交换树脂来说,与水溶液中各种不同的离子其交换作用不同,有一些离子比较容易被吸附,吸附后如果想把它置换下来也比较困难。别一种离子是很难被吸附。这就是离子交换树脂的选择性。
离子交换树脂选择性与什么有关?
1.如果水中的杂质离子所带的电荷数越多,就容易被离子交换树脂所吸咐,比如说高价的离子就低价的离子容易被吸附。
2.如果离子有着相同的电荷数时,理论上原子序大的离子,就更容易被离子吸附。
3. 溶液的稀释情况一样可以影响树脂的吸附。浓溶液同稀溶液相比较而言,浓溶液则使得原本不易被吸附的低价离子相对的容易被树脂所吸附。
4.树脂交换效率与树脂的选择性有着密切的关系。树脂的选择数越大,不能过吸咐的离子就越少,处理后的溶液就越纯,树脂的实际交换吸附能力也越高。
G. 离子交换树脂的指标所代表具体含义是什么
(东营市禾成化学科技有限公司的离子交换树脂 )
离子交换树脂是高分子化合物,所以它们的结构和性能因制造工艺的不同而不同,为此,对于商品离子交换树脂的性能,必须用一系列指标加以说明。
同一类型的离子交换树脂,其交联剂加入量的多少,对产品的物理化学性能有很大的影响,一般加交联剂多(即交联度大)的树脂,由于许多苯乙烯链都被交联成网状,所以其产品有网孔小、机械强度大和稳定性较好等特点,其特点是交换容量较小。
一、物理性能
1、外观
⑴ 颜色。离子交换树脂是一种透明或半透明的物质,依其组成的不同,呈现的颜色也各异,苯乙烯系均呈黄色,其他也有黑色及赤褐色的。树脂的颜色稍深。树脂在使用中,由于可交换离子的转换或受杂质的污染等原因,其颜色会发生变化,但这种变化不能确切表明它发生了什么改变,所以只可以作为参考。
⑵ 形状。离子交换树脂一般均呈球形。树脂呈球状颗粒数占颗粒总数的百分率,称为圆球率。对于交换柱水处理工艺来说,圆球率愈大愈好,它一般应达90%以上。
树脂圆球率的测定方法,是先将树脂在60℃烘干、称重,然后慢慢倒在倾斜10°的玻璃上端,让树脂分散地向下自由滚动,将滚动下来的树脂再称重,后者与前者比值的百分数即为圆球率。
2、粒度
树脂颗粒的大小对水处理的工艺过程有较大的影响。颗粒大,交换速度就慢;颗粒小,水通过树脂层的压力损失就大。如果各个颗粒的大小相差很大,则对水处理的工艺过程是不利的。这首先是因为小颗粒堵塞了大颗粒间的孔隙,水流不匀和阻力增大;其次,在反洗时流速过大会冲走小颗粒树脂,而流速过小,又不能松动大颗粒。用于水处理的树脂颗粒粒径一般为0.3~1.2mm。树脂粒度的表示法和过滤介质的粒度一样,可以用有效粒径和不匀系数表示。
3、密度
离子交换树脂的密度是水处理工艺中的实用数据。例如在估算设备中树脂的装载量,需要知道它的密度。离子交换树脂的密度有以下几种表示法。
(1)干真密度。干真密度即在干燥状态下树脂本身的密度:
干真密度 = g/mL
此值一般为1.6左右,在实用意义不大,常用在研究树脂性能方面。
(2)湿真密度。湿真密度是指树脂在水中经过充分膨胀后,树脂颗粒的密度:
湿真密度 = g/mL
(3)湿视密度.湿视密度是指树脂在水中充分膨胀后的堆积密度:
湿视密度 = g/mL
湿视密度用来计算交换器中装载树脂时所需湿树脂的质量,此值一般在0.60~0.85之间。阴树脂较轻,偏于下限;阳树脂较重,偏于上限。
4、含水率
离子交换树脂的含水率是指它在潮湿空气中所保持的水量,它可以反映交联度和网眼中的孔隙率。树脂的含水率愈大,表示它的孔隙率愈大,并联度愈小。
5、溶胀性
当将干的离子交换树脂浸入水中时,其体积常常要变大,这种现象称为溶胀。
影响溶胀率大小的因素有以下几种:
(1)溶剂。树脂在极性溶剂中的溶胀性,通常比在非极性溶剂中强。
(2)交联度。高交联度树脂的溶胀能力较低。
(3)活性基团。此基团愈易电离,树脂的溶胀性愈强。
(4)交换容量。高交换容量离子交换树脂的溶胀性要比低交换容量的强。
(5)溶液深度。溶液中电解质浓度愈大,由于树脂内外溶液的渗透压差减小,树脂的溶胀率愈小。
(6)可交换离子的本质。可交换的水合离子半径愈大,其溶胀率愈大,故对于强酸和强碱性离子交换树脂,溶胀率大小的次序为:
H+>Na+>NH4+>K+>Ag+
OH->HCO3≈CO32->SO42->Cl-
一般,强酸性阳离子交换树脂由Na转变成H型,强碱性阴离子交换树脂由Cl型转变成OH型,其体积均增加约5%。
由于离子交换树脂具有这样的性能,因而在其交换和再生的过程中会发生胀缩现象,多次的胀缩就容易促使树脂颗粒碎裂。
6、耐磨性
交换树脂颗粒在运行中,由于相互磨轧和胀缩作用,会发生碎裂现象,所以其耐磨性是一个影响其实用性能的指标。一般,其机械强度应能保证每年的树脂耗损量不超过3%~7%。
7、 溶解性
离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物,但在产品中免不了会含有少量低聚物。因这些低聚物较易溶解,所以其应用的最初阶段。这些物质会逐渐溶解。
离子交换树脂在使用中,有时也会发生转变成胶体渐渐溶入水中的现象,即所谓胶溶。促使胶溶的因素有:树脂的交联度小、电离能力大、离子的水合半径大,有时还有受高温或被氧化的影响。特别是强碱性阴树脂,它会因化学降解而产生胶溶现象。
所以在运行中要密切注意其运行条件:如离子交换树脂处于蒸馏水中要比在盐溶液中易胶溶,Na型比Ca型易胶溶。离子交换器备用后刚投入运行时,有时发生出水带色的现象,就是胶溶的缘故。
8、 耐热性
各种树脂所能承受的温度都有限度,超过此温度,树脂热分解的现象就很严重。由于各种树脂的耐热性能不一,所以对每种树脂能承受的最高温度,应由鉴定试验来确定。一般阳树脂可耐100℃或更高的温度;阴树脂,强碱性的约可耐60℃,弱碱性的可耐80℃以上。通常,盐型要比酸型或碱型稳定。
9、 抗冻性
根据对各种树脂在-20℃的抗冻性试验,发现大孔型树脂的搞冻性优于凝胶型树脂,实际上冰对大孔型树脂没有影响。凝胶型阳树脂的抗冻性不如阴树脂。无论阴、阳树脂,机械强度好的(磨后圆球率高),抗冻性能也好。进行滤干外部水分的001×7阳树脂10周期(冻干24h,再完全解冻24h为1周期)的测定,发现磨后圆球率有所下降,裂球率提高,冰冻对浸在水中的001×7阳树脂的磨后圆球率几乎无影响;201×7阴树脂不管滤干外部水分、还是浸在水中冰冻,磨后圆球率和裂球率均变化不大,表明阴树脂韧性较强。
10、 耐辐射性能
在有核反应堆的企业中,所用离子交换剂的抗辐射性是很重要的。一般而论,无机离子交换剂的耐辐射性能较好,而树脂均易降解,其中又以阴树脂为严重。
11、导电性
干燥的离子交换树脂不导电,纯水也不导电,但用纯水润湿的离子交换树脂可以导电,所以这种导电属于离子型导电。这种导电在离子交换膜及树脂的催化作用上很重要。
二、化学性能
H. 强酸性阳离子交换树脂质量怎么检查
强酸性阳离子交换树脂质量怎么检查
1.树脂的颗粒尺寸与树脂的反应速度息息相关,树脂的颗粒越大,反应速度就越慢一些,颗粒越小,树脂的反应速度越快,但是颗粒越小,溶液通过时的阻力就比较大,所以一般树脂的颗粒在0.4-0.6mm左右。
2.树脂的密度与树脂的交联度相关,一般情况下,树脂的密度越高,交联度就越高,强酸性或强碱性的树脂要比弱酸性或弱碱性树脂的密度高一些。
3. 树脂在合成的过程中,可能会加入聚合度较低的物质,在使用树脂时可能会发生溶解,我们在采购树脂时也要考虑到树脂溶解性能不能符合自己的要求。
4.在选择树脂时,树脂的耐用性是非常重要的,树脂在运输、储存以及使用时,可能会出现一些摩擦,长期使用之后,可能会出现树脂破损的情况。
5.树脂中会含有一定的水分,不同型号的树脂含水量也有所不同,树脂在使用时,随着各种因素对树脂的损害,其含水量也会发生变化。
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I. 离子交换树脂有哪些主要性能,含水率
含水率:抄是指树脂孔隙间所含袭的水份,一般在40%~69%之间.
交联度:是指树脂在合成时,交联剂的用量,一般在7%~10%之间.(如:二乙烯苯)
关系:交联度低,含水率高;交联度高,含水率低.
原因:交联度的高低与树脂孔隙率成反比,可理解为接触面积大,孔隙就少.而孔隙率就直接和含水量成正比,因为水份都是在孔隙之中.所以,交联度与含水率是反比关系.