烘干的离子交换树脂

A. 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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B. 离子交换树脂主要用来干什么

1、水处理行业

离子交换树脂在水处理行业的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除:离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上。

2、食品工业行业

离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上，例如:高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。

3、制药行业

离子交换树脂对制药行业的发展表现在新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用，链霉素的开发成功即是突出的例子。

近年来，离子交换树脂在中药提成等方面的研究液取得了成果。

4、合成化学和石油化学行业

离子交换树脂在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应;用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多，如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。

另外，甲基叔丁基醚的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。

5、环境保护行业

离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上，如许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用，如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

6、湿法冶金行业

离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

7、电子、核科技等高端技术行业

随着现代有机合成工、技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，如离子交换树脂在电子、核工业等高端技术行业就获得了广泛应用。

C. 交换树脂的交换量有哪几种表示方式

一、离子交换树脂的交换容量有哪几种？

1、总交换容量：表示每meq/g(干树脂)或 meq/mL(湿树脂)能够进行交换的化学基团的总量，打个比方，比如总共有25毫升树脂，交换容量为 1 meq/mL的树脂，总交换容量就是25meq/mL。

2、工作交换容量：表示树脂在一定的条件下，能够进行交换的能力，主要与树脂的种类、温度、进水的流速、总交换容量等因素有关，根据树脂的使用环境、条件的不同，树脂的交换容量也会不同。

3、再生交换容量：再生交换容量指的是，树脂在吸附饱和，进行再生之后，树脂还能够有多少交换容量，再生交换容量除了和树脂本察掘扒身的性能有关以外，主要就是和树脂再生时使用的再生剂有关，再生交换容量一般是总交换容量的70-80%。

二、离子交换树散竖脂工作交换容量的测试方法：

1、阳树脂工作交换容量计算公式：Qa=(A+S)V/ VR

Qa：阳树脂的工作交换容量，单位为mol/m³

A：阳床平均进水碱度，单位为mmol/l

S: 阳床平均出水酸度，单位为mmol/l

V: 周期制水总量败昌, 单位为m³

VR：床内树脂体积（逆流再生则不含压脂层体积），单位为m³

2、阴树脂工作交换容量计算公式：Qk=（S+〔CO2〕+〔SiO2〕）V/ VR

Qk：阴树脂工作交换容量，

〔CO2〕：阴床进水平均CO2浓度，单位为mmol/l;

〔SiO2〕：阴床进水平均SiO2浓度，单位为mmol/l;

S、V、 VR同阳树脂工作交换容量公式；

三、影响交换容量的因素有哪些？

1、树脂在再生时，需要正确的使用再生方法，一般情况，逆流再生要比顺流再生的工作交换容量大。

2、再生剂的选择也会对树脂的交换容量有一定的影响，如果使用的再生剂纯度不高，那树脂可能会被污染。

3、进水的流速如果太快了，树脂还没有完全将水中的杂质交换完，水就直接流出了树脂，这样产水中就会含有杂质，交换容量也会受到影响。

4、水温一般在25-35摄氏度之间，有利于离子交换。

D. 什么叫离子交换树脂

什么是离子交换树脂？

1.离子交换树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物.离子交换树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架，另一部分是可移动的活性离子。

2.离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的阳离子发生交换，称阳离子交换树脂如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴离子，称阴离子交换树脂。

离子交换树脂的原理是什么？

在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Cat、Kt、Mg2+、Fe3+等）与阳离子交换树脂上的H+进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。水中的阴离子（如C1-、HCO，等）与阴离子交换树脂上的O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。而H+与0H-相结合生成水，从而达到过滤的目的。

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F. 离子交换树脂的交换原理

离子交换树脂的内部结构，由三部分组成，分别是：

1、高分子骨。

由交联的高分子聚合物组成；

2、离子交换基团。

它连在高分子骨架上，带有可交换的离子（称为反离子）的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团；

3、孔。

它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔（凝胶孔）和高分子结构之间的孔（毛细孔）。

在交联结构的高分子基体（骨架）上，以化学键结合着许多交换基团。这些交换基团也是由两部分组成：固定部分和活动部分。

交换基团中的固定部分被束缚在高分子的基体上，不能自由移动，所以称为固定离子；交换基团的活动部分则是与固定离子以离子键结合的符号相反的离子，称为反离子或可交换离子。反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子，在一定条件下，它能与符号相同的其他反离子发生交换反应。

1、离子交换的选择性定义：

离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。

离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子，则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于强酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。

2、以001×7强酸阳离子交换树脂为例说明：

001×7强酸阳离子交换树脂是一种凝胶型离子交换树脂，其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道，孔道里面充满了水分子，在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当原水当中的Ca2+，Mg2+等阳离子-扩散到树脂的孔道中时，由于该树脂对Ca2+，Mg2+等阳离子选择性强于对H+的选择性，所以H+就与进入树脂孔道中的Ca2+，Mg2+等阳离子发生快速的交换反应，Ca2+，Mg2+等阳离子被固定到树脂交换基团上面，被交换下来的H+向树脂的孔道中-扩散，最终扩散到水中。

（1）边界水膜内的扩散

水中的Ca2+，Mg2+等阳离子向树脂颗粒表面迁移，并扩散通过树脂表面的边界水膜层，到达树脂表面；

（2）交联网孔内的扩散（或称孔道扩散）

Ca2+，Mg2+等阳离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，到达交换点；

（03）离子交换

Ca2+，Mg2+等阳离子与树脂基团上的可交换的H+进行交换反应；

（4）交联网孔内的扩散

被交换下来的H+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散。

（5）边界水膜内的扩散

最终扩散到水中。

鉴于离子交换树脂反应的可逆性，反应后的树脂通过处理，重新转化为原来的离子交换树脂，这样又可以进入下一循环，其循环次数视所用树脂类型不同而定。

G. 离子交换树脂的使用方法是什么

离子交换树脂的使用方法及步骤：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，在使用前要先干燥，粉碎，过筛；粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

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。

H. 什么是离子交换树脂呢

离子交换树脂是一种用于水处理技术的材料，它能够通过特定的化学反应去除水中的杂质。离子交换树脂的主要作用原理在于与溶液中的离子进行交换，从而达到净化水质的目的。在阳离子交换树脂中，树脂上的酸性基团（如磺酸基、羧基或苯酚基等）能够释放出氢离子（H+），而溶液中的金属阳离子（如钙、镁等）则与之进行交换。这样，阳离子就被吸附到树脂上，而树脂上的氢离子则被释放到水中。

在阴离子交换树脂中，树脂上的碱性基团（如季胺基、胺基或亚胺基等）能够释放出氢氧根离子（OH-），而溶液中的阴离子（如硫酸根、氯离子等）则与之进行交换。这样，阴离子就被吸附到树脂上，而树脂上的氢氧根离子则被释放到水中。通过这一过程，离子交换树脂能够有效地去除水中的杂质，包括金属离子和溶解的盐类。

在阳离子交换树脂和阴离子交换树脂共同作用下，溶液中的氢离子与氢氧根离子结合生成水，从而达到脱盐的效果。这一过程使得离子交换树脂在水处理领域得到了广泛应用，包括饮用水净化、工业废水处理、纯水制备等多个方面。通过合理选择和使用离子交换树脂，可以有效地去除水中的各种杂质，提高水质，满足不同需求。