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.它们在水中能生成圆谈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,因此用过的离子迹腔轮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姿信钠等溶液处理,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.
2. 阴阳离子交换树脂的原理是什么
阴阳离子交换树脂是一种重要的工业原料,这种材料的本质是高分子材料的酸碱多聚物,是一种很复杂的物质,有很多的种类,主要是随着不同的酸碱而变化的。阴阳离子交换树脂在运输的时候有非常多的注意点,对于存储环境要求高,使用环境的要求也是很高。下面小编就来给大家介绍一下阴阳离子交换树脂的原理是什么,以及阴阳离子交换树脂是什么。
阴阳离子交换树脂的原理
(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。
阴阳离子交换树脂的简介
在其网状结构的骨架上有许多可电离、可被交换的基团,如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基(—NROH)等,正由于这些基团的存在,才使树脂具有离子交换能力。
离子交换树脂的种类很多,常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构,其中二乙烯苯是交联剂。
如果用其它基团代替磺酸基,就可以得到一系列阳离子交换树脂。例如—COOH、—OH等。这些基团上的氢离子可被样品溶液中的阳离子交换。
离子交换树脂内含有一定量的水份,在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水,应先用浓食盐水(-10%)浸泡,再逐渐稀释,不得直接放于水中,以免树脂急剧膨胀而破碎。
在长期贮存中,强型树脂应转变成盐型,弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型,然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中,应保持在5-40°C的温度环境中,避免过冷或过热,影响质量。若冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水的温度可根据气温而定。
阴离子交换树脂具有与阳离子交换树脂同样的有机骨架,只是在骨架上引入了可离解的碱性基团,如—NH、—NH、—NHR等。这类树脂若用NaOH溶液处理,则发生交换反应而转变为—OH型阴离子交换树脂。其反应如下:
R—N(CH)Cl+OH======R—N(CH)OH+C1
这些基团上的氢氧根离子可被样品溶液中的阴离子交换。
阳树脂分弱树脂和强树脂两大类。分子式H-R(当然也可以是Na-R型),H就是氢离子。树脂高度约0.8米到1.6米。当水从上向下,通过树脂层时,水中的阳离子与树脂的H离子发生交换,树脂最上层是铁钙镁离子,接着是钾钠氨离子。
出水水质是酸性的,PH值一般小于3。当运行约一天左右时,出水开始出现钠离子,表示反应到了终点,需要用酸(HCl)反洗,将钠钙离子再置换出来。
阴阳离子交换树脂的原理是什么,还有阴阳离子交换树脂是一种什么样的物质,这些小编都已经在上文中给大家做了详细的介绍了。阴阳离子交换树脂是一种有机物,这种有机物是重要的工业原理,在日常生活中的很多领域都有使用。阴阳离子交换树脂是有酸碱物质结合的,性能是非常的特殊的在使用的时候要求比较的高,但是使用效果却是很出色。
3. 阳离子交换树脂的工作原理是怎么样的
阳离子交换树脂吸附交换原理
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。
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)。
其实阳离子交换树脂在我们实际使用过程中,一般都是将树脂变味其他离子形式进行运行,以满足各种场景使用需求。例如经常会将强酸性的阳离子交换树脂和NaCl一起转变为钠型的树脂后再投入使用,当树脂置换过程中就会放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,除去这些离子。反应时没有放出H+,可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。
而且这类树脂以钠型状态运行使用后,可直接用盐水对树脂进行再生(不用强酸)。
4. 离子交换树脂的原理
离子交换树脂是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性内基团所构成的容不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离,分成二部分:(1)固定部分,仍与骨架牢固结合,不能自由移动,构成固定离子;(2)活动部分,能在一定空间内自由移动,并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应,称为可交换离子或反离子。以强酸性阳离子交换树脂为例,可写成R-SO3-H+,其中R代表树脂母体即网状结构部分,-SO3- 代表活性基团的固定离子,H+为活性基团的可交换离子。有时更简单地写成R-H+。离子交换通过不溶性的电解质(树脂)与溶液中的另一种电解质进行化学反应。这一反应可以是中和反应、中性盐分解或复分解反应。譬如中和反应:
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用这个反应可以去除水的碱度。
5. 离子交换树脂的原理是什么
原始是利用生成物的溶解度小、易生成沉淀来除去溶液中的某些杂质,其实其本质是化学平衡的应用。
如硬水软化的反应方程式:2NaR+Mg2+→MgR2+2Na+ 其中R代表树脂基。
而使用过的离子交换树脂也可以再生,方法是将浓的食盐水通入其中,根据平衡移动原理,钠离子浓度大大增加,导致钠离子又和树脂基结合使得离子交换树脂再生。
6. 离子交换树脂法原理
离子交换树脂上有很多官能团,可以与溶液中的同性离子发生可逆交换,这个过程pH影响很大,这样就实现了物质的分离。
7. 阴离子交换树脂的原理大家了解吗
阴离子交换树脂的来原理:自
阴离子交换树脂含有大量的碱性基团,比如说羧基-COOH,阴离子交换树脂在水中离解出OH-。具有功能团-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以快速的放出来,与水中的阴离子进行交换,阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
8. 离子交换树脂的原理
离子交换树脂是人工合成的颗粒状有机高分子化合物,有交换剂本体(有机高聚物内,用R表示)和交换容基团两部分组成。可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类
可以通过硬水处理的过程来理解。硬水先后通过分别装有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的离子交换柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等阳离子和Clˉ等阴离子先后与交换树脂中德H+和OHˉ起例子交换作用,从而软化硬水。例子方程式为
阳离子交换树脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
阴离子交换树脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ
9. 离子交换树脂净水原理
离子交换树脂算起来不算净水,它们主要用于水的高级净化,也就是去除特定离子。离子交换树脂一般是高分子盐类,强碱弱酸盐,或者强酸弱碱盐,比如常用去除硬度的001×7强酸性阳离子树脂,就是末端是钠离子,水经过时候钠离子交换掉水里的钙离子,降低水的硬度。当离子饱和无法继续降硬的时候,需要用饱和食盐水进行树脂再生,也就是用钠离子换掉树脂上的钙离子。其他树脂工作方法类似,当然也有一次性树脂。