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离子交换树脂高温结构变化

发布时间:2021-10-29 16:53:46

A. 离子交换树脂的结构是什么样的什么是树脂的交联度

高分子骨架是由化学单体和交联体共聚而成。例如常用的聚苯乙烯树脂回其化学单体为苯答乙烯,交联剂则为二乙烯苯,共聚后生成球形小颗粒,再将离子交换基团引入。树脂中引入的离子交换基团不同,其能交换的离子种类也不同。例如当引入磺酸基(-SO3H)时为强酸阳离子交换树脂,引入羧酸基(-COOH)时为弱酸阳离子交换树脂,如引入胺基[N(CH3)3OH]时则生成强碱阴离子交换树脂,引入亚胺基[N(CH3OH)2]时则生成弱碱阴离子交换树脂。
在树脂中交联剂的含量会决定树脂结构的紧密程度,树脂中含交联剂的重量%称为树脂的交联度。交联度愈大,则树脂网孔愈紧,其含水量小,湿视密度愈大,工交容量愈高,机械强度愈好。

B. 离子交换树脂的结构有什么特点

离子交换树脂是带有可交换离子功能基团的具有三维网孔结构的高分子聚合物,其能够与溶液中相应的阳离子或阴离子发生交换作用,达到吸附去除或富集提取的目的。

离子交换树脂的结构由三部分组成:不溶性的三维空间网状高分子骨架、连接在高分子骨架上的功能基团以及功能基团上所带的可交换离子。

离子交换树脂按照组成其分子骨架的物质不同,分为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系等;按照其可交换的离子性质分类,可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,而阳离子交换树脂又可分为强酸阳离子交换树脂与弱酸阳离子交换树脂,阴离子交换树脂又可分为强碱阴离子交换树脂与弱碱阴离子交换树脂;按照其内部孔道结构的不同,可分为大孔型离子交换树脂与凝胶型离子交换树脂。

(1)强酸阳离子交换树脂

强酸阳离子交换树脂分子骨架上带有强酸性基团(如磺酸基-SO3H),在溶液中,强酸基团易离解出H+,故呈强酸性;而强酸功能基团上的负电基团(如-SO3—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。强酸阳离子交换树脂因其强酸功能基团解离能力强,因此,在酸性或碱性溶液中功能基团均能发生解离并产生离子交换作用。

(2)弱酸阳离子交换树脂

弱酸阳离子交换树脂分子骨架上带有弱酸性基团(如羧酸基-COOH),在溶液中,弱酸基团同样可以解离出H+而呈酸性;而弱酸功能基团上的负电基团(如-COO—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。但是因为弱酸阳离子交换树脂所带功能基团为弱酸基团,解离性较弱,低pH环境下不利于弱酸基团的解离,因此,弱酸阳离子交换树脂适合在碱性、中性或弱酸性溶液中(如pH:5~14)使用。

(3)强碱阴离子交换树脂

强碱阴离子交换树脂分子骨架上带有强碱性基团(如季胺基-NR3OH),强碱基团能在溶液中离解出OH—而呈强碱性;而强碱基团上的正电基团(如-NR3+),能吸附结合溶液中的其他阴离子,使树脂功能基团上解离的OH—与溶液中的其他阴离子发生交换作用。强碱阴离子交换树脂所带强碱基团具有很强的解离性能,在不同pH环境下均能正常使用。

(4)弱碱阴离子交换树脂

弱碱阴离子交换树脂分子骨架上带有弱碱基团(如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR、叔胺基-NR2),弱碱基团在溶液中也能解离出OH—而呈弱碱性;弱碱基团上的正电基团能吸附结合溶液中的其他阴离子,从而产生阴离子交换作用。因为弱碱阴离子交换树脂所带弱碱基团的解离性较弱,因此,其适合在中性或酸性条件下(如pH:1~9)下使用。

C. 离子交换树脂的物理结构

离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。
凝胶型树脂的高分子骨架,在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀,在大分子链节间形成很微细的孔隙,通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。这类树脂较适合用于吸附无机离子,它们的直径较小,一般为0.3~0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质,因后者的尺寸较大,如蛋白质分子直径为5~20nm,不能进入这类树脂的显微孔隙中。
大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂,形成多孔海绵状构造的骨架,内部有大量永久性的微孔,再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore),润湿树脂的孔径达100~500nm,其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件,缩短了离子扩散的路程,还增加了许多链节活性中心,通过分子间的范德华引力(van de Waals force)产生分子吸附作用,能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质,扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质,例如化工厂废水中的酚类物。
大孔树脂内部的孔隙又多又大,表面积很大,活性中心多,离子扩散速度快,离子交换速度也快很多,约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高,所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点:耐溶胀,不易碎裂,耐氧化,耐磨损,耐热及耐温度变化,以及对有机大分子物质较易吸附和交换,因而抗污染力强,并较容易再生。

D. 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。

E. 离子交换树脂在高温下能融化吗

答:对于空冷机复组制,凝结水处理用的离子交换树脂还应满足耐高温的要求。海勒式空冷机组的凝结水温度高达60—70℃,而直接空冷机组,凝结水最高温度高达80℃。因此,对凝结水处理所用树脂提出了更高的要求。各国的强酸大孔型阳树脂的允许温度在100℃以上,没有出现问题,而一般的强碱Ⅰ型大孔阴树脂OH—型的最高允许温度仅为60℃,有资料介绍当凝结水温度高于49℃时,运行中SiO2的泄漏量要增加,另外高温凝结水还会使阴树脂分解率提高,致使阴树脂交换容量减小,溶于水中的分解产物增加,因此国内树脂厂提出实际使用温度不要超过50℃。

F. 离子交换树脂的结构和活化方法

你好,你说的这两个产品要根据你的具体用途来判定他的活化工艺,
1、一般D401螯合树脂的出厂形式为Na+型,如果你是用于湿法冶金吸附钯,你可以直接使用不需要活化了,要是用于二次盐水精制及湿法冶金铜、金、等金属的你可以用4-6的HCL-活化;
2、D301G出厂均为由离胺型或CL-型,要是用于废水处理及湿法冶金的必须转为CL-型,要是用于药物及果糖脱色的要转为OH-型。
Q495 711 389

G. 离子交换树脂的发展动态!!!!急急急!!

离子交换现象早在18世纪中期就为汤普森(Thompson)所发现。直至1935年亚当斯(Aclams)和霍姆斯(Holmes)研究合成了具有离子交换功能的高分子材料,即第一批离子交换树脂——聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱笥阴离子交换树脂。20世世60年代,离子交换树脂的发展又聚得了重要突破,美国罗姆-哈斯公司Rohm & Hass)和拜耳公司(Bayer)合成了一系列物理结构和过去完全不同的大孔结构离子交换树脂,这类树脂除具有普通离子交换树脂的交换基团餐,同时还有像无机和碳质吸附剂及催化剂那亲的大孔型毛细孔结构,使离子交换树脂兼具了离子交换和吸附的功能,为离子交换树脂的广泛应用开辟了新的前景。
离子交换技术借助于固体离子交换剂中的离子与溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。过去的一百多年里,离子交换技术已在工业上得到广泛应用,主要为四个方面:①水的软化、高纯水的制备、环境废水的处理。②溶液和物质的纯化和净化,如铀的提取和纯化,溶剂除盐。③金属离子的分离、痕量离子的富集及干扰离子的除去。④抗菌素的提取和纯化等。随着交换-再生工艺与离子交换树脂的研究和应用不断深入,离子交换技术在促进工业发展和人类生活上发挥着更大的直接和间接作用。

H. 简述离子交换树脂的结构组成按活性基团不同可分为哪几大类

离子交换树脂的分类
(1)按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同,离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
(2)按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同,离子交换树脂可分为两大类:凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂,称为阳离子交换树脂,阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子;凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂,称为阴离子交换树脂,阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样,根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂;可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。

I. 离子交换树脂的结构分析

红外——考察基团结构;元素分析——分析元素组成;核磁共振和交换容量等都做做看

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