金屬離子交換順序

⑴ 離子交換樹脂的吸附選擇

離子交換樹脂的吸附交換原理：

樹脂本身的離子內一般是低價離子，所以樹脂在與水接觸時，根據樹脂的容吸附選擇性，會將水中的高價離子吸附，將低價離子釋放，而這些被釋放的低價離子會與水中的其他離子結合，成為無害的物質，而在實際使用的過程中，經常都是將樹脂轉化為其他的離子形式進行使用，比如一般陽離子交換樹脂會轉化為鈉型樹脂再進行使用，從而達到軟化水的目的。

離子交換樹脂的吸附順序：

1、離子交換樹脂對陽離子的吸附順序：

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

2、強鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序：

SO42－ > NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

3、弱鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序：

OH－ > 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

⑵ 什麼是離子交換

離子交換是一種通過離子交換樹脂處理水溶液以去除鹽分和其他離子的過程。這個過程涉及到兩種類型的樹脂：陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。
### 陽離子交換樹脂原理：
陽離子交換樹脂含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團。在水溶液中，這些基團會釋放出H+離子。當溶液中的金屬陽離子（如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Fe3+等）與樹脂上的H+離子進行交換時，金屬陽離子會被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+則進入水中。這樣，水溶液中的陽離子濃度降低，實現了陽離子的去除。
### 陰離子交換樹脂原理：
陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。這些基團在水溶液中容易生成OH-離子。當水溶液中的陰離子（如Cl-、HCO3-等）與樹脂上的OH-離子進行交換時，水溶液中的陰離子會被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-則進入水中。這樣，水溶液中的陰離子濃度降低，實現了陰離子的去除。
由於H+和OH-相結合生成了水，這一過程也實現了脫鹽的目的。
### 離子交換樹脂的使用方法：
1. **預選**：離子交換樹脂的粒度通常在20-35目，有些可達到50目。使用前需要乾燥、粉碎和過篩。乾燥通常在烘箱中進行，也可以在裝有五氧化二磷、氧化鈣或濃硫酸的乾燥器中進行。粉碎時避免過細，以免影響實驗收率。
2. **預處理**：強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性。氯型樹脂可轉化成OH型，然後再轉化回氯型。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可。
3. **裝柱**：將處理好的樹脂置於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置至樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒。反復操作直至上層液澄清，然後裝柱。柱子底部放1cm高的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，再將樹脂倒入柱子中，注意防止氣泡產生。
4. **樹脂交換**：將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，或反復通過柱子，直到成分交換完全。可以用顯色法檢驗成分是否交換徹底。
5. **樹脂洗脫**：根據成分的親和力，選擇合適的洗脫劑，如強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等。可以採用梯度洗脫或單一濃度洗脫。
6. **樹脂再生**：在離子交換過程中，樹脂會逐漸失去其交換能力。為了恢復樹脂的活性，需要進行再生處理。具體的再生方法取決於樹脂的類型和使用條件。
通過以上步驟，離子交換樹脂能夠有效地去除水溶液中的陽離子和陰離子，達到脫鹽和其他特定的分離純化目的。

⑶ 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。

⑷ 離子交換法

陽離子交換樹脂對鹼金屬的吸附能力隨其水化物離子半徑的減小而增強專。根據鹼金屬屬的活度系數，陽離子交換樹脂對其吸附能力的次序為:Cs>Rb>K>NH⁺₄>Na>Li。

有些無機化合物對鹼金屬有選擇性的吸附作用，可作為離子交換劑用。

磷酸鋁在水溶液中能吸附銣、銫，其分離系數比合成樹脂還高。交換柱上的銣、銫可分別用稀硝酸及高於1mol/LHNO₃洗脫。

在硝酸溶液中，銣、銫可被磷鉬酸銨吸附，與鉀、鈉、鋰分離，再用2mol/L和6mol/LNH₄NO₃溶液洗脫銣、銫。當氧化鉀含量低於50mg時，銣、銫回收率均在90%以上。

陰離子交換樹脂在一定條件下，雖可用於鹼金屬彼此之間的分離，但大多數情況是作為分離其他元素用。

在鹽酸溶液中，鈷、鋅、鐵、鎘形成穩定的氯陰離子，能被強鹼性陰離子交換樹脂吸附，或上述元素及釩與檸檬酸作用後，也可被陰離子交換樹脂吸附而與鹼金屬分離。

鈣、鎂在EDTA的乙醇溶液中，或其他一些兩價金屬在有EDTA或乙酸鹽存在下，均可被陰離子交換樹脂吸附，因此可用作鹼金屬與鹼土金屬的分離。

⑸ 離子交換系統為什麼陽床在前陰床在後

陽樹脂是酸性，陰樹脂鹼性，如果先進行陰床交換，鹼度增大，很多金屬離子會產生內沉澱，容覆蓋於樹脂表面影響處理效果，甚至造成堵塞。而且某些金屬氫氧化物沉澱很難去除。而先通過陽樹脂，將金屬陽離子去除，出水是酸性，避免了這一點。再通過陰樹脂可以使出水恢復中性。