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離子交換離子絡合

發布時間:2022-09-14 01:03:16

㈠ 表面絡合 與 離子交換有區別呢

表面絡合是形成絡合物
離子交換是離子之間的轉換

㈡ 離子交換法的定義

常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化去離子法。硬水軟化主要是用在反內滲透(RO)處理之前,先容將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂,以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。
在離子交換過程中與離子交換劑交換基團作用能力強的離子從溶液中分出而進入交換劑,被交換離子則從交換劑分出而進入溶液。
離子交換分離常在柱式設備中進行。由於操作方法的不同離子交換法又可分為淋洗法和排代法等。將離子交換劑裝入交換柱中,含被分離物質的溶液由柱頂加入,使之在交換柱頂端發生交換吸附,然後用一種溶液(淋洗劑或排代劑)連續流過交換柱,使被分離離子在柱中實現多次離子交換吸附和解吸,最後達到不同離子間的分離。
離子交換法的關鍵在於選擇合適的離子交換劑和吸附、淋洗的條件。交換劑中交換基團的性質,交聯度、粒度和交換容量的大小,對交換過程有重要影響。往溶液中加入絡合劑可提高離子交換法的選擇性,以獲得更加良好的分離效果。

㈢ 離子交換原理

離子交換的基本原理 離子交換的選擇性定義為離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一,有些離子易被交換樹脂吸附,但吸著後要把它置換下來就比較困難;而另一些離子很難被吸著,但被置換下來卻比較容易,這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說,離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子,則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中,原子序數較大的離子其水合半徑較小,陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂來說,它對一些離子的選擇性順序為:H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 離子交換反應是可逆反應,但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的,而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。以D113型離子交換樹脂制備硫酸鈣晶須為例說明: D113丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂是一種大孔型離子交換樹脂,其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道,孔道裡面充滿了水分子,在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當硫酸鋅溶液中的Zn2+,S042-擴散到樹脂的孔道中時,由於該樹脂對Zn2+選擇性強於對Ca2+的選擇性,,所以Zn2+就與樹脂孔道中的交換基團Ca2+發生快速的交換反應,被交換下來的Ca2+遇到擴散進入孔道的S042-發生沉澱反應,生成硫酸鈣沉澱。其過程大致為:
(1)邊界水膜內的擴散 水中的Zn2+,S042-離子向樹脂顆粒表面遷移,並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層,到達樹脂表面; (2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散) Zn2+,S042-離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔,並進行擴散,到達交換點;
(3)離子交換 Zn2+與樹脂基團上的可交換的Ca2+進行交換反應;
(4)交聯網孔內的擴散 被交換下來的Ca2+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散;部分交換下來的Ca2+在擴散過程中遇到由外部擴散進入孔徑的S042-發生沉澱反應,生成CaS04沉澱;
(5)邊界水膜內的擴散 沒有發生沉澱反應的部分Ca2+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜層,並進入水溶液中。 此外,由於離子交換以及沉澱反應的速度很快,硫酸鈣沉澱基本在樹脂的孔道里生成,因此樹脂的孔道就限制了沉澱的生長及形貌,對其具有一定的規整作用。通過調整攪拌速度、反應溫度等外界條件,可以使樹脂顆粒及其內部孔道發生相應的變化,這樣當沉澱在樹脂孔道中生成後,就得到了不同尺寸和形貌的硫酸鈣沉澱。

㈣ 表面絡合吸附和離子交換吸附哪個能力大

表面吸附作用指的是在固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。

㈤ 離子交換過程的5個步驟

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。

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㈥ 腐殖質與金屬離子之間作用關系

無論是煤炭腐殖質還是其他類型腐殖質,都與金屬離子的絡合作用及離子交換作用有著密切的關系。在環境保護方面,可以利用腐殖質與金屬之間的化學作用,來處理含有重金屬離子的工業廢水和含廢油、染料、農葯、細菌等城市污水。農業上可利用腐殖質來富集土壤中的礦物質成分和微量元素,提高肥力。目前我們發現的地下沉積地層中某些金屬礦床的形成,與腐殖質的特殊化學作用有密切的關系。因此,腐殖酸(或黃腐酸)與金屬離子的相互作用關系的研究是一個十分引人注目,又十分重要的課題。

(一)離子交換

從廣義上講,離子交換是指當一電解質溶液與一不溶性物體相接觸時,因該物體基質上帶有正電荷或負電荷的取代基結合著可以移動的離子,則離子交換作用就可以發生。對於腐殖酸或黃腐酸來說,離子交換作用的進行是通過金屬陽離子與腐殖酸和黃腐酸所形成的大分子陰離子原子團相互作用而發生的。在水溶液中,腐殖酸或黃腐酸中離子交換官能團(如—COOH),可以發生電離:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

電離出來的氫離子可以與溶液中的金屬陽離子進行離子交換,這一離子交換過程可以簡單表示為:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

其中Mn+表示n價金屬離子。一般情況下,離子交換後所生成的「結合體」,如上式中的(FA—COO)nM或(HA—COO)nM均是可以發生電離子離子型基團。目前的觀點,在酸性和中性環境中,腐殖酸或黃腐酸具有羧基型離子交換劑的作用,在鹼性環境中氫離子和苯酚羥基能夠參加離子交換作用。

(二)絡合或螯合反應

經典理論認為,絡合是指由電子供體(配位體,以L表示)的孤電子對,給予電子受體(金屬離子,以H表示),形成帶有共價鍵性質的配位鍵。在金屬絡合物中,一個金屬原子結合了比簡單化合鍵更多的離子或分子。各種配位體中只含有一個可提供電子對的配位原子,如H2O:、:NH3、:CN、:F-等,稱為單齒配位體;如果配位體中含有兩個以上的配位原子,如乙二胺(H2N..—CH2—CH2—N..H2),稱為多齒配位體。單齒配位體以配位鍵與金屬離子結合時,只有一個結合點。若金屬離子的配位數是n,則一個金屬離子可與n個配位體結合,形成MLn型絡合物,如

等。單齒配位絡合物MLn是逐級形成的,絡合物多數不穩定,相鄰兩級的穩定常數相差較小。多齒配位體以配位鍵與金屬離子結合時,每個配位體與金屬離子將有兩個以上的結合點,這樣就形成了環狀結構,配位體好似蟹鉗一樣抓住金屬離子,這類絡合物稱為螯合物。如乙二胺和金屬Cu2+的反應:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

由於形成了環狀結構,絡合物的穩定性增高。螯合物的穩定性與成環數目有關。當配位原子相同時,環越多螯合物越穩定;螯合物的穩定性還與螯環的大小有關,一般五員或六員環最為穩定。

1.金屬與腐殖質形成絡合物(螯合物)的本質

腐殖酸和黃腐酸的絡合能力,主要取決於它們的含氧官能團的含量。例如COOH、酚OH和各種C=O基團。還可能包括氨基和亞氨基。腐殖酸或黃腐酸的結構,提供了多種螯合的可能位置。可能在腐殖物質的1,2-二羥基或羥基醌位置上發生絡合作用,腐殖物質中可能有多重配位位置。研究認為,腐殖酸保持Zn至少有三種位置,最不穩定的絡合物據認為是與酚OH和弱酸性COOH聯系在一起;比較穩定的絡合物是包含有強酸性的COOH。雖然強結合Zn只佔總保留量的1%以下,據信其有關位置具有很大的重要性,因為少量的Zn將首先結合為最穩定的絡合物。研究認為,在金屬與黃腐酸的相互作用中有兩種類型的反應,最重要的一種包括有酚OH和COOH基。重要性較差的反應只包括酸度較小的COOH。這個反應是:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

曾應用紅外光譜(IR)技術試圖測定腐殖酸中金屬與羧基結合的離子化程度。分析的基礎是COOH基在1720cm-1處C=O吸收帶當與金屬離子反應時便消失,而新的吸收帶出現在近1600cm-1和1380cm-1處。這些帶分別為COO-結構不對稱和對稱伸縮振盪所形成的。不對稱帶的位置,提供了它的鍵是離子鍵抑或共價鍵的跡象。尤其是當形成共價鍵時,不對稱帶便移向較高的頻率。Stevenson的結論是,對於Cu2+,在添加的金屬離子水平低時形成共價鍵,但當腐殖酸被這種金屬飽和時,離子鍵便逐漸增加。有些IR研究表明,OH、C=O和NH基在COOH基以外亦參與了金屬離子的絡合。Robert 利用核磁共振技術(NMR)研究腐殖酸與金屬離子絡合位置,認為起主要作用的官能團是羧基COOH和羥基OH。在黃腐酸(腐殖酸)與金屬離子相互作用時,通常認為對一價金屬離子可能是離子交換,而對於多價金屬離子則可能既有離子交換又有絡合(或螯合)作用。同離子交換作用一樣,黃腐酸(腐殖酸)分子中的羧基(—COOH)和酚羥基(—OH)也是與金屬離子進行絡合(或螯合)的主要部位(結合點)。特別是鄰苯二甲酸型(即兩個羧基處於芳環的兩個相互相鄰的位置上)的鄰位羧基和水楊酸型(即一個羧基和一個羥基處於芳環的兩個相互相鄰的位置上)的鄰位羧基與酚羥基是發生絡合(或螯合)的主要部位(結合點):

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

另有研究證明醌羰基和鄰位酚羥基結構以及互為鄰位的兩個酚羥基結構也有可能成為金屬離子絡合的部位(結合點):

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

實際上,在分子較大、結構較復雜的黃腐酸(腐殖酸)分子中不會僅存在一種類型的絡合位點,而是幾種類型同時共存,即便是同一類絡合位點,由於所處的化學環境不同,絡合能力也會有所不同。因此,黃腐酸(腐殖酸)對金屬離子的絡合,有可能是多個位點同時發生,而最終得到混合型的金屬絡合物(或螯合物)。但是也並非完全不可控制,如果我們對絡合環境的pH值加以控制,就有可能使得某種類型的絡合成為主要形式。一般認為在中性和酸性環境中(pH=4~7),黃腐酸(腐殖酸)的鄰苯二甲酸型的兩個鄰位羧基易發生絡合(或螯合),其金屬絡合物以下列兩種結合形式為主:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

在鹼性環境中(pH>7),酚羥基上的氫才能發生解離,使得黃腐酸(腐殖酸)金屬絡合物以另外兩種結合形式為主:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

Schnitzer研究腐殖酸與金屬離子的絡合反應,認為即存在單齒的也存在多齒的絡合。絡合的形式是多樣的,多核絡合物也可能存在,其中一些腐殖酸和黃腐酸與金屬的反應重要類型已經被證實:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

一些金屬離子與腐殖酸絡合物形成腐殖酸鹽的順序是:

腐殖質與金屬離子形成腐殖酸鹽絡合物與 pH 值關系,已有研究證實,他觀察到在Cu2+、Zn2+、Fe3+、Mn2+、Al3+與腐殖酸形成絡合物後,若在酸性介質中,會發生不溶性腐殖酸鹽沉澱。沉澱物中各種金屬含量受pH值影響較大。當pH=1時,所有絡合物完全溶解。

2.腐殖酸鹽或黃腐酸鹽絡合物溶解性質

腐殖酸和黃腐酸可與多價金屬離子形成可溶和不溶的絡合物,這種溶解性質決定了在地球化學環境中金屬元素的遷移和金屬沉積礦床的形成。黃腐酸由於其高度酸性和較低的分子量,所以它的金屬絡合物溶解度要遠大於腐殖酸。

實際上,在地球化學環境中,金屬離子與腐殖質之間的作用關系是相互的,一方面金屬離子可與腐殖酸或黃腐酸形成不溶性鹽而發生沉澱;另一方面腐殖質的絡合能力束縛了金屬離子從而影響了腐殖質的溶解特性。當腐殖酸或黃腐酸溶解於水中時,酸性基團就發生解離,由於帶電基團排斥的關系,分子成為伸展的結構。當加入金屬離子時,通過形成鹽而降低電荷,分子便萎縮,因而降低了溶解度。多價陽離子亦具有將各個分子連接起來以形成類似鏈狀結構的潛能。按照Stevenson的理論,腐殖酸的金屬絡合物在低金屬-腐殖酸比率時(鏈中有少數相結合的分子)是可溶的,但是,當鏈狀結構增長而且游離的COOH基通過鹽橋而中和時,便發生沉澱。發生沉澱的條件受離子強度、pH、腐殖酸濃度和金屬陽離子類型等因素的影響。

下面的圖解說明了以上的情況,金屬離子(B)將兩個分子結合在1條鏈中:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

金屬離子與腐殖物質相互作用而被固定,可通過或者形成不溶性絡合物,或者與黏粒表麵包被的腐殖質起固相絡合。通過在黏粒—有機質界面上的直接交換,或通過形成可溶性絡合物後又被礦物表面吸附而連結起來,是可以發生吸著的。有些陽離子將腐殖質絡合物連結到黏粒表面上,其他的占據著邊緣的位置並易與土壤溶液的配位體進行交換。

3.黃腐酸(腐殖酸)與金屬離子絡合作用的研究方法

雖然由於黃腐酸(腐殖酸)都是非均質性的化合物,使其與金屬離子的相互作用不能夠用嚴格的數學術語來描述,也較難於精確量化和解釋。那些在獨立化學體系中定義清楚的概念,如配位體濃度(絡合容量)、穩定常數等,對黃腐酸(腐殖酸)類物質來說就變得意義模糊不清了。然而相關材料信息的積累,卻可以幫助我們描繪出可以用來解釋黃腐酸(腐殖酸)類物質的「平均行為」的簡易方法。在對黃腐酸(腐殖酸)與金屬離子絡合作用的研究中,絡合穩定常數是描述絡合反應最重要的特徵數據。

目前測定黃腐酸(腐殖酸)與金屬離子絡合反應的條件穩定常數已有許多方法,但是都不甚完善。應用最廣泛的要數離子交換法和電化學法。現分別簡單介紹如下:

(1)離子交換平衡法

配位體(L)和金屬離子(B)進行絡合(或螯合)反應,可以用以下平衡式表示為:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

因此絡合物(或螯合物)形成常數或穩定常數是:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

在一金屬離子的溶液中,加入一定的陽離子交換樹脂,達到平衡後,吸附在單位質量樹脂上的金屬摩爾數Mr和溶液中金屬摩爾濃度之比用λ0來表示,則

λ0=Mr/[B] (6-2)

λ0是可以通過實驗方法進行測定的數值。

保持其他條件不改變,只是加入了配位體L,此時達到一新的平衡,單位質量樹脂上吸附的金屬摩爾數Mr和溶液中游離金屬離子加絡合物濃度之和的比用λ來表示,即:

λ=Mr/([B]+[BLn]) (6-3)

將式(6-2)與式(6-3)聯立可得:

[BLn]=Mr/λ Mr0 (6-4)

現將式(6-4)和式(6-2)代入式(6-1)可得:

K=(λ0/λ-1)/[L]n(6-5)

lg(λ0/λ-1)=lgK +nlg[L] (6-6)

如果以lg(λ0/λ-1)對lg[L]作圖,則縱坐標的截距就是lgK,斜率即為n值,從而就可以求得絡合穩定常數K值。

這一方法只適用於單核絡合物,即BLn型的絡合物,n必須是等於1或大於1的整數。

(2)陽極溶出伏安法(ASV)

陽極溶出伏安法(ASV)是一個極化微電極上利用控制一定的電極電位——預電解位,另一個電極為工作電極。使水溶液中的金屬離子有選擇地在電極上被還原生成金屬,經過一定時間的預電解電極上積累了一定濃度,然後用各類極譜儀記錄金屬氧化生成離子(稱陽極溶出)所產生的電流-電壓曲線圖。溶出峰電流Ip與被測定離子濃度[B]之間的比例關系簡單地表示為:

Ip=k[B]

上式中k的含義與實驗條件和儀器參數有關,可以由滴入已知濃度c(B)的標准金屬溶液與測定出的峰電流值之間的關系曲線的斜率算出。

如果溶液中存在可與金屬反應生成絡合物的有機配位體L(如黃腐酸和腐殖質),則有絡合反應:

mB +nL==BmLn

k=[BmLn/[Bm][L]n

式中[B]、[L]——分別是游離金屬離子和游離配位體的濃度;[MmLn]——絡合物的濃度;m,n——配比系數;k——絡合物生成的條件穩定常數。

對於黃腐酸和腐殖質這樣結構不確定的有機配位體,只能考慮平均的總的條件穩定常數,以1:1配比求取的條件穩定常數可簡化為:

k=[BL]/[B][L]

式中絡合物的濃度相當於已結合金屬的濃度,即

[BL]=cB[B]

已結合的配位體濃度也與已結合金屬的濃度相等。而游離配位體濃度[L]則等於總配位體濃度[L0]與已結合配位體濃度之差:

[B]=[L0](cB[B])

可得下式:

吐哈盆地鈾有機地球化學研究及侏羅系劃分

既然游離金屬離子濃度與結合金屬濃度之比[B]/cB[B]對游離金屬濃度[B]作圖,可以獲得一條直線,從直線斜率B和截距A就可以求得絡合反應的條件穩定局勢常數:k=B/A。

陽極溶出伏安法(ASV)所得金屬濃度不單是游離金屬離子,而是電化學不安定態的金屬,既包括穩定常數較小的弱絡合物,也包括動力學上迅速解離的絡合物。此法測定腐殖質以及結構不明的天然有機物與金屬絡合物的總平均條件穩定常數是一個較實用的可靠方法。

(三)還原反應

腐殖質中含有相當可觀的自由基(free radicals),它屬於半醌基結構,既能氧化成醌又能還原成酚,因此他們是電子的給體也是受體。腐殖酸中的半醌基比黃腐酸中佔有更重要位置。這些自由基可以是永久性的組成部分,也可以是相對暫時性的組成部分。它受pH變化的化學反應、或輻射等因素影響而產生。自由基可以有幾分鍾的或幾小時的存在時間,這些自由基的存在,對地球化學環境中的一些聚合或氧化還原反應起著重要作用。腐殖質可以以還原電位+0.5~0.7eV還原許多金屬離子,這對可還原金屬的遷移有很大的影響。

腐殖質能還原某些氧化態的金屬離子,最典型的情況是Fe3+還原為Fe2+,據研究腐殖酸可以還原Fe3+為Fe2+,而且在pH=3的條件下,腐殖酸對 Fe3+還原作用最強。Szalay(1982)實驗證實,腐殖酸可還原流動的偏釩酸陰離子(

VO3-),此種陰離子可以被還原為(VO+),而這種陽離子可以由腐殖酸的陽離子交換性質牢固地結合。

㈦ 離子交換原理 離子是怎麼交換的

1、離子交換是應用離子交換劑(最常見的是離子交換樹脂)分離含電解質的液體混合物的過程。離子交換過程是液固兩相間的傳質(包括外擴散和內擴散)與化學反應(離子交換反應)過程,通常離子交換反應進行得很快,過程速率主要由傳質速率決定。

2、離子交換反應一般是可逆的,在一定條件下被交換的離子可以解吸(逆交換),使離子交換劑恢復到原來的狀態,即離子交換劑通過交換和再生可反復使用。同時,離子交換反應是定量進行的,所以離子交換劑的交換容量(單位質量的離子交換劑所能交換的離子的當量數或摩爾數)是有限的。

㈧ 欲實現兩種離子的完全分離通常採取哪些方法

欲實現兩種離子的完全分離通常採取方法:置換,絡合分離,沉澱分離,給定pH值/電位下電解,選擇性透過,離子交換(利用樹脂)。

置換沉澱分離,有機絮凝劑和無機礦物吸附,調整pH值促進沉澱,離子交換(利用樹脂)絡合分離,電鍍廢水處理、廢水沉降絮凝劑。

固體混合物,首選物理方法,依靠比重差別,溶解性和熔沸點的差別,可分別用篩選,溶解過濾和加熱過濾方法,若不行,看混合物中各成分的性質,選取合適的試劑,或沉澱,或溶解後分離。

分離方法:

按照分子的大小進行分離,有透析法、超慮法、密度梯度離心法、凝膠過濾法。利用溶解度差進行分離,有:利用等電點沉澱和pH的控制技術,利用蛋白質的鹽溶和鹽析技術;利用有機溶劑萃取分離法。根據電荷的不同進行分離,有電泳法和離子交換法。利用蛋白質的選擇性吸附進行分離。根據對配位基的生物學特異性進行分離,有親合層析法。

㈨ 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些

離子交換是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.它是一種屬於傳質分離過程的單元操作.
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中.
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:
1.
強酸型陽離子交換樹脂:主要含有強酸性的反應基如磺酸基(-SO3H),此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子.
2.
弱酸型陽離子交換樹脂:具有較弱的反應基如羧基(-COOH基),此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換.
3.
強鹼型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除.
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂:具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對於HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除.
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity).對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g.因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律.離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下:
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離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換.這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水.所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟.
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質(簡稱交換劑)來進行.這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示.此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等.
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