Ⅰ 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。Ⅱ 用離子交換樹脂法如何處理重金屬廢水
離子交換樹脂法是一種應用廣泛的方法,樹脂中含有的氨基、羥基等活性基團可以與重金屬離子進行螯合、交換反應,從而去除廢水中重金屬離子的方法,同時還可以用於濃縮和回收溶液中痕量的重金屬,其優點是樹脂具有可逆性,可通過再生重復使用,且交換選擇性好,缺點是價格昂貴。因此研究和選擇成本低、選擇性高、交換容量大、吸附-解吸過程可逆性好的離子交換樹脂,對於處理重金屬廢水有著重要意義
Ⅲ 離子交換樹脂除鈣、鎂離子外,能去除鐵、錳離子嗎
普通的來軟化離子可以去除源鈣鎂離子,鐵錳有專用的離子交換樹脂,例如T-IRR是專門用於去除鐵離子的,CH-90可以去除錳離子。其實普通軟化樹脂也可以去除鐵錳離子,只是很微弱,另外您的溶液中含有鐵離子很容易引起樹脂中毒。北京華豫清源國際貿易有限公司,杜笙離子交換樹脂
Ⅳ 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:
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。
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。
;Ⅳ 次氯酸鈉除鎳反應
該反應主要是通過次氯酸鈉氧化工藝,將廢水中的絡合劑破壞,鎳離子脫離絡合劑成為離子態,投加氫氧化鈉與鎳離子結合生成沉澱物,通過過濾即可以達到除鎳的效果。
Ⅵ 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
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:
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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):
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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):
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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:
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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:
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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:
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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:
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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:
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因此絡合物(或螯合物)形成常數或穩定常數是:
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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 Mr/λ0 (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)
或
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(
Ⅶ 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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Ⅷ 陰離子交換樹脂的合成反應
離子交換樹脂是分子中含有活性基團而能與其他物質進行離子交換的樹脂 通常可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類 前者具有酸性功能團(如磺酸基)而能與溶液中陽離子進行交換 後者具有鹼性功能團(如氨基)而能與溶液中陰離子進行交換
製造過程一般可分兩階段(以苯乙烯型離子交換樹脂的合成為例)(1)合成交聯高聚物母體 將苯乙烯和二乙烯苯經懸浮共聚而製得交聯結構的顆粒狀的苯乙烯 二乙烯苯共聚物 樹脂顆粒直徑為0.2~2.0毫米 單體中二乙烯苯的重量百分數習慣上稱做 交聯度 一般在4~12%
(2)引入具有離子交換能力的功能團 顆粒狀樹脂用濃硫酸磺化 在高分子鏈的苯環上引入磺酸基 便成強酸性陽離子交換樹脂 當苯環上引入季節銨鹽基時 縮便成為強鹼性陰離子交換樹脂 引入螯合基團如一
N(CH2COOH)2 製得螯合離子交換樹脂
表徵離子交換樹脂交換能力的指標有 (1)重量交換容量 即每克干樹脂所能交換離子的毫克當量數
【meq/g(干】 (2)體積交換容量 即每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當樹量(meq/ml) 廣泛用於水 糖溶液甘油等的凈化 金屬的回收 離子的分離和測定以及用作有機合成的催化劑等
常見的陰離子交換樹脂是季銨型強鹼性樹脂 是以苯乙烯和二乙烯苯共聚 經錄甲基化反應及胺化反應製得
Ⅸ 離子交換樹脂被三價鐵離子污染,應用什麼復甦
用原樹脂中對應的陽離子的鹽的飽和溶液浸泡。
離子交換的原理是可逆反應 R-M 1+M2 ==R-M2 +M1 ,M1 M2對於兩回種不同的陽離子答。反應發生的方向與兩種離子的濃度有關。樹脂被鐵離子(M2)污染,那麼用高濃度的M1離子溶液來還原。
比如,最常見的就是鉀型的離子交換樹脂,R-K,被污染後用飽和氯化鉀浸泡來還原。
但是,如果鐵離子和樹脂發生了螯合反應,那麼用普通方法基本上就不能還原了,即使用了氟化銨等東西除去了鐵,代價也太大了。所以,如果樹脂變成了黃色、紅褐色以外的顏色,還是不要嘗試還原了。