鈉型和氫型的陽離子交換樹脂是完全不一樣的。
樹脂的離子形式不同版在使用當中差別是完全不同的。比如說鈉權型陽樹脂,主要適用於硬水的軟化去除鈣鎂離子;而氫型的陽樹脂主要適用於純水制備和超純水的制備等。
離子交換樹脂帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成。
氫型陽離子交換樹脂可依活性基(一種官能基)種類不同,分成兩種:
1、強酸性陽離子交換樹脂:強酸性陽離子交換樹脂系因它的活性氫離子在水中很容易解離而得名,其骨架均為聚苯乙烯系統,主要產品是「磺酸型」強酸性陽離易解離而得名,骨架均為聚丙烯酸系統。
2、弱酸性陽離子交換樹脂:弱酸性陽離子交換樹脂則是因它的活性氫離子在水中比較不容顆粒,以淡黃色最常見。主要產品是「羧酸型」弱酸性陽離子交換樹脂,通常顏色較白色或淡黃色球狀子交換樹脂,通常顏色較深,棕黃色至綜色球狀顆粒,以綜色最常見。
❷ 什麼叫陽離子交換樹脂
陽離子樹脂分為強酸性和弱酸性兩類,人工合成的陽離子樹脂的官能團是有機酸,並按照酸性的強弱,分為強酸性和弱酸性兩類。強酸性的官能團是苯磺酸,弱酸性的官能團則包括有機磷酸、羥基酸和酚等。
酸主要以H+的形式與其他陽離子進行交換。例如,用H +與金屬離子交換會使樹脂變成鹽的形式。強陽離子樹脂除了酸形式R-O 外,生產廠家也會以鈉鹽R-O 的形式出售,分別稱為氫型和鈉型強陽離子交換樹脂。
強酸性陽離子樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基3−,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如磺酸基3− ,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即使用化學葯品使離子交換反應向相反的方向進行,使樹脂的官能基團恢復到原來的狀態,以便重復利用。例如,上述的陽離子樹脂一般使用強酸進行再生處理,此時樹脂釋放出被吸附的陽離子並與H+結合,進而恢復到原來的組成。
水處理去除鈣鎂離子從而達到軟化硬水的過程也是用陽離子交換樹脂,不過一般是用鈉鹽型。再生使用的是工業氯化鈉即食鹽。
弱酸性陽離子樹脂含有弱酸性基團,如羧基- ,能在水中離解出H+而呈酸性,但因其解離程度不高,因此一般僅程弱酸性,故而屬於弱酸性陽離子樹脂。樹脂離解後餘下的負電基團,如
RCOO-(R為碳氫鏈基團),可與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。
如上所述,此類樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解進而進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH值為5~14)起作用。這類樹脂也是用酸進行再生,其再生性較強。
❸ 陽離子交換樹脂的工作原理是怎麼樣的
陽離子交換樹脂吸附交換原理
強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹脂離解後,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後,要進行再生處理,即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
其實陽離子交換樹脂在我們實際使用過程中,一般都是將樹脂變味其他離子形式進行運行,以滿足各種場景使用需求。例如經常會將強酸性的陽離子交換樹脂和NaCl一起轉變為鈉型的樹脂後再投入使用,當樹脂置換過程中就會放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附,除去這些離子。反應時沒有放出H+,可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。
而且這類樹脂以鈉型狀態運行使用後,可直接用鹽水對樹脂進行再生(不用強酸)。
❹ 氫型陽離子交換樹脂是什麼
氫型陽離子交換樹脂是一種人造有機聚合物產品,其原料通常是苯乙烯或丙烯酸(酯),先經聚合反應生成具有三度空間立體網狀結構的聚合物骨架(樹脂母體),再於骨架上導入不同的「化學活性基」而成。
由於它的活性基如磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等含有活性氫離子,可在水中解離出來,用於與其它陽離子進行交換,因此特別在陽離子樹脂名稱之前再冠上「氫型」兩字,以與同一系統的「鈉型」種類有所區別。不過「鈉型」可以利用強酸處理成為「氫型」,「氫型」也可以用「氫氧化鈉」溶液處理成為「鈉型」,即兩型樹脂實際上可以互相轉換。
氫型陽離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑,常被製成顆粒狀,外觀看起來有些像魚卵,粒徑大約在0.3 ~ 1.2 mm之間,但大部分在0.4 ~ 0.6 mm范圍內。化學性質相當安定,摸起來硬而有彈性,機械強度也足夠承受相當壓力,顏色由白色至近乎黑色都有,顏色淺時呈透明狀,深時呈半透明狀,都有光鮮亮麗的樹脂光澤。
氫型陽離子交換樹脂最常應用的地方,就是硬水的軟化,即讓硬水流過樹脂層,把硬水中的「硬度離子」如鈣、鎂等離子吸收在樹脂中,就變成不帶硬度離子的軟水了。依需要的不同,它也可以應用到水質預處理工藝中,用作軟化水質及降低pH值之用。
氫型陽離子交換樹脂主要分為兩種:強酸性陽離子交換樹脂(strong-acid anion exchange resin)和弱酸性陽離子交換樹脂(weak-acid anion exchange resin)。強酸性陽離子交換樹脂因其活性氫離子在水中很容易解離而得名,其骨架均為聚苯乙烯系統,主要產品是「磺酸型」。弱酸性陽離子交換樹脂因其活性氫離子在水中比較不易解離而得名,骨架均為聚丙烯酸系統,主要產品是「羧酸型」。
由於強酸性陽離子交換樹脂的解離能力很強,所以在任何酸性或鹼性溶液中均能解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍介於1~14。反之,弱酸性陽離子交換樹脂的解離能力很弱,只能在弱酸性至鹼性溶液中解離和產生離子交換作用,其作用pH范圍僅介於5~14。