离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物,它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。
离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、
阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。
离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。
大多数制成颗粒状,也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3~1.2mm
范围内,大部分在0.4~0.6mm之间。
它们有较高的机械强度(坚牢性),化学性质也很稳定,在正常情况下有较长的使用寿命。
按化学活性基团首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类。
阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类。
阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。
离子交换树脂的工作原理
在离子交换过程中,水中的阳离子(如Na+、Ca2+、
K+、
Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂上的H+
进行交换,水中阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中。
水中的阴离子(如Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-
交换到水中。而H+
与OH-
相结合生成水,从而达到脱盐的目的。
离子交换机理:化学吸附
历程:
与液固相反应的历程类似,
①溶液内离子扩散至树脂表面,
②由表面扩散到树脂内部,
③离子交换,
④被交换的离子从树脂内部扩散至表面,
⑤被交换的离子再扩散至溶液中,
控制步骤为内扩散。
(1)
强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。(2)
弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+
而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。(3)
强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
(4)
弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
B. 什么叫离子交换树脂
离子交换树脂就是指用化学合成法将高分子共聚物制成的有机单体颗粒的离子交换剂。由交联的结构骨架、以化学键结合在骨架上的固定离子基团和以离子键与固定基团以相反符号电荷结合的可交换离子。
C. 离子交换树脂的定义
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂,其结构式可简单表示为R—SO3H,式中R代表树脂母体,其交换原理为 2R—SO3H+Ca2+—(R—SO3)2Ca+2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为
R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH-
由于离子交换作用是可逆的,因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤,可恢复到原状态而重复使用,这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,进行再生。
离子交换树脂的用途很广,主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。
D. 离子交换树脂的工作原理
离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程:
离子交换树脂作用环境中的水溶液中,含有的金属阳离子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换,使得溶液中的阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中,(即为阳离子交换树脂原理)。
水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团,在水中易生成OH-离子)上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-交换到水中,(即为阴离子交换树脂原理)。而H+与OH-相结合生成水,从而达到脱盐的目的。
(4)离子交换树脂是体型高分子吗扩展阅读:
离子交换树脂使用方法:
1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目,有些可达到50目,因此在使用前要先干燥,粉碎,过筛,通常干燥时在烘箱中进行,亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行,粉碎时不要分得过细,否则影响实验收率。
2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理,然后用10倍体积的水洗,再用10倍量4%盐酸处理,最后用蒸馏水洗至中性,然后将氯型转化成OH型,再转化成氯型,最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可,不必洗至中性。
3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中,加水充分搅拌除掉气泡,静置几分钟待树脂大部分沉降后,倾去上层泥状颗粒;反复操作直至上层液澄清后,即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝,用玻璃棒将其压平,将树脂倒入柱子中,还要注意防止气泡产生。
4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液,以适当流速通过柱子,亦可将样品溶液反复通过柱子,直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。
5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来,常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等,可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。
6、树脂再生。
E. 阴离子交换树脂的作用原理是什么
阴离子交换树脂的工作原理是什么
离子交换树脂是一种高分子化合物,这种材料有着很好的机械强度。离子交换树脂的化学性质比较稳定,在没有意外的情况下阴离子交换树脂的使用可以有很长时间。那么,离子交换树脂的工作原理是什么?
既然是一种阴离子交换树脂厂家,那么它的作用环境就是溶液。水溶液中一般还有的是金属阳离子,这些金属阳离子可以与材料上的氢离子发生离子交换作用,这样溶液中的阳离子就会跑到材料上,这样阳离子就交换完毕。这个过程靠的就是离子交换树脂的原料的作用。
而阴离子的交换和上面的是一样的,就是水中的阴离子与材料上的OH-交换,交换到水中的H+与OH-反应生成水,这样就会使溶液脱盐。我们生产厂家在多年的生产中,提高了离子交换树脂 寿命,让人们从一定程度上节约了成本。离子交换树脂的定义就是脱盐,是溶液中的盐分脱离出来。
阴离子交换树脂厂家的工作原理是及其简单的,厂家关键是选择良好的材料才能将这种原理体现出来。如果你需要这种产品,可以到我们厂家进行挑选,保证使用方便,使用时间
一种生产纯化的过氧化氢水溶液的方法,包括使含金属离子杂质的过氧化氢水溶液和H+型阳离子交换树脂,第二和碳酸根离子(CO32-)型或碳酸氢根离子(HCO3-)型阴离子交换树脂,第三和H+型阳离子交换树脂进行接触另外,一种生产纯化的过氧化氢水溶液的方法,包括使含金属离子杂质的过氧化氢水溶液和H+型阳离子交换树脂,第二和氟离子(F-)型阴离子交换树脂,第三和碳酸根离子(CO32-)型或碳酸氢根离子(HCO3-)型阴离子交换树脂,第四和H+型阳离子交换树脂接触。
F. 高分子化合物 分类
高分子化合物,是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
高分子化合物的种类很多,主要分类方法有如下四种:
1。按来源分类
可把高分子分成天然高分子和合成高分子两大类。
2。按材料的性能分
可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。
塑料按其热熔性能又可分为热塑性塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)和热固性塑料(如酚醛树脂、环氧树脂
、不饱和聚酯树脂等)两大类。前者为线型结构的高分子,受热时可以软化和流动,可以反复多次塑化成型,次品和废品可以回收利用,再加工成产品。后者为体型结构的高分子,一经成型便发生固化,不能再加热软化,不能反复加工成型,因此,次品和废品没有回收利用的价值。塑料的共同特点是有较好的机械强度(尤其是体形结构的高分子),作结构材料使用。
纤维又可分为天然纤维和化学纤维。后者又可分为人造纤维(如粘胶纤维、醋酸纤维等)和合成纤维(如尼龙、涤纶等)。人造纤维是用天然高分子(如短棉绒、竹、木、毛发等)经化学加工处理、抽丝而成的。合成纤维是用低分子原料合成的。纤维的特点是能抽丝成型,有较好的强度和挠曲性能,作纺织材料使用。
橡胶包括天然胶和合成橡胶。橡胶的特点是具有良好的高弹性能,作弹性材料使用。
3。按用途分类
可分为通用高分子,工程材料高分子,功能高分子,仿生高分子,医用高分子,高分子药物,高分子试剂,高分子催化剂和生物高分子等。
塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯),纤维中的“四纶”(锦纶、涤纶、腈纶和维纶),橡胶中的“四胶”(丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶)都是用途很广的高分子材料,为通用高分子。
工程塑料是指具有特种性能(如耐高温、耐辐射等)的高分子材料。如聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺和含氟高分子、含硼高分子等都是较成熟的品种,已广泛用作工程材料。
离子交换树脂、感光性高分子、高分子试剂和高分子催化剂等都属功能高分子。
医用高分子、药用高分子在医药上和生理卫生上都有特殊要求,也可以看作是功能高分子。
4。按主链结构
可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子和无机高分子四大类。
碳链高分子的主链是由碳原子联结而成的。
杂链高分子的主链除碳原子外,还含有氧、氮、硫等其他元素,如:如聚酯、聚酰胺、纤维素等。易水解。
元素有机高分子主链由碳和氧、氮、硫等以外其他元素的原子组成,如硅、氧、铝、钛、硼等元素,但侧基是有机基团,如聚硅氧烷等。
无机高分子是主链和侧链基团均由无机元素或基团构成的。天然无机高分子如云母,水晶等,合成无机高分子如玻璃。
高分子化合物的系统命名比较复杂,实际上很少使用,习惯上天然高分子常用俗名。合成高分子则通常按制备方法及原料名称来命名,如用加聚反应制得的高聚物,往往是在原料名称前面加个“聚”字来命名。例如,氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯,苯乙烯的聚合物称为聚苯乙烯等。如用缩聚反应制得的高聚物,则大多数是在简化后的原料名称后面加上“树脂”二字来命名。例如,酚醛树脂、环氧树脂等。加聚物在未制成制品前也常有“树脂”来称呼。例如,聚氯乙烯树脂,聚乙烯树脂等。此外,在商业上常给高分子物质以商品名称。例如,聚己内酰胺纤维称为尼龙—6,聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为涤纶,聚丙烯腈纤维称为腈纶等
G. 比较离子交换纤维素和离子交换树脂的优缺点
比较离子交换纤维素和离子交换树脂的优缺点如下:
离子交换纤维素比离子交换树脂的优越性在于它本身并不含有可能存在的某些杂质,人工合成的树脂有可能存在单体和二聚体等,用离子交换树脂分离酶和生物活性大分子,其上的杂质可能会造成酶和生物大分子失活。按照道理说离子交换纤维素的制备比离子交换树脂复杂,但是明显离子交换纤维素更能保证分离后得到产物的纯度和效率。
离子交换树脂:是一种不溶性的高分子化合物,具有特殊的网状结构,溶剂和离子能够自由出入。网状结构的骨架上带有能解离的功能团,可与溶液中的离子进行可逆的交换反应。此类树脂的化学性能很稳定,可耐较高的温度。
离子交换纤维素:即在纤维素分子结构上连接一定的离子交换基团,此类离子交换剂的交换基团排列稀疏,电荷密度低,对大分子的吸附不太牢固,并且由于是亲水型结构,能在水中充分溶胀,故可在温和条件下进行分离,而不致引起生化物质的变性。
H. 高分子化合物都有哪些如何判断
高分子化合物有淀粉、蛋白质、橡胶、纤维素、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺等等。可以根据化合物的相对分子质量来判断。
高分子化合物(又称高聚物)的分子比低分子有机化合物的分子大得多。一般有机化合物的相对分子质量不超过1000,而高分子化合物的相对分子质量可高达10^4~10^6。由于高分子化合物的相对分子质量很大,所以在物理、化学和力学性能上与低分子化合物有很大差异。
高分子化合物的相对分子质量虽然很大,但组成并不复杂,它们的分子往往都是由特定的结构单元通过共价键多次重复连接而成。
塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯),纤维中的“四纶”(锦纶、涤纶、腈纶和维纶),橡胶中的“四胶”(丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶)都是用途很广的高分子材料,为通用高分子。
离子交换树脂、感光性高分子、高分子试剂和高分子催化剂等都属功能高分子。
(8)离子交换树脂是体型高分子吗扩展阅读
按性能分类,可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。
1、塑料按其热熔性能又可分为热塑性塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)和热固性塑料(如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等)两大类。前者为线型结构的高分子,受热时可以软化和流动,可以反复多次塑化成型,次品和废品可以回收利用,再加工成产品。
后者为体型结构的高分子,一经成型便发生固化,不能再加热软化,不能反复加工成型,因此,次品和废品没有回收利用的价值。塑料的共同特点是有较好的机械强度(尤其是体形结构的高分子),作结构材料使用。
2、纤维又可分为天然纤维和化学纤维。后者又可分为人造纤维(如粘胶纤维、醋酸纤维等)和合成纤维(如尼龙、涤纶等)。
人造纤维是用天然高分子(如短棉绒、竹、木、毛发等)经化学加工处理、抽丝而成的。合成纤维是用低分子原料合成的。纤维的特点是能抽丝成型,有较好的强度和挠曲性能,作纺织材料使用。
3、橡胶包括天然胶和合成橡胶。橡胶的特点是具有良好的高弹性能,作弹性材料使用。
I. 离子交换树脂如何概述
离子交换树脂的结构是怎样的?
离子交换树脂主要由高分子骨架和活性基团两部分组成。
(1)高分子骨架 高分子骨架也称母体结构。它是具有网状结构,不溶于酸或碱的高分子化合物。高分子骨架按其聚合单体,可以分为苯乙烯型和丙烯酸型等。
(2)活性基团 活性基团是由牢固地结合在高分子骨架上不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成的:
官能团离子。官能团离子决定着离子交换树脂的“酸性”或“碱性”和交换能力的强弱。
官能团是强酸性的,就叫强酸性离子交换树脂。官能团离子是强酸性的,就叫强碱性离子交换树脂。
同样,按官能团离子的性质,还有弱酸的、弱碱和其他类型的离子交换树脂
可交换离子现代交换理论,把离子交换树脂看作是一种胶体型物质,高分子骨架是“胶核”,活性基团则作为高分子骨架的“双电层”。其中官能团和部分交换离子组成“吸附层”,另一部分可交换离子组成“扩散层”。由于可交换离子是可以自由移动的,因而可以与水中同符号的离子发生交换反应。
如果离子交换树脂上的可交换离子为阳离子,就叫H型阳离子交换树脂。同样,如果可交换离子为阴离子,就叫OH型阴离子交换树脂。其余可依此类推
J. 什么叫离子交换树脂
什么是离子交换树脂?
离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
离子交换树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强,更有弹性的结构和更大的容量(按体积计)。虽然大多数IX树脂的化学组成是聚苯乙烯,但某些类型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予离子交换树脂其分离能力,并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括:
1.强酸阳离子交换树脂
由聚苯乙烯基质和磺酸盐(SO 3 -)官能团组成,其中带有钠离子(Na 2+)用于软化应用,或氢离子(H +)用于脱矿质
2.弱酸阳离子交换树脂
树脂由丙烯酸聚合物组成,该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子(H +)的高亲和力,弱酸阳离子交换树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
3.强碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成,以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子交换树脂是通过应用三甲胺生产的,其产生氯离子(Cl -),而2型强碱阴离子交换树脂通过应用二甲基乙醇胺生产,其产生氢氧根离子(OH -)。
4.弱碱阴离子交换树脂
通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成,然后用二甲胺胺化。弱碱阴离子交换树脂
的独特之处在于它们不具有可交换的离子,因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。
5.螯合树脂
螯合树脂是最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下,树脂基质由聚苯乙烯组成,尽管多种物质用于官能团,包括硫醇,三乙基铵和氨基膦等。
详情点击:网页链接