离子交换树脂离子交换树脂

① 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。

② 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。

③ 离子交换树脂有哪几种影响离子交换树脂的因素有哪些

离子交换树脂按性能可分为七类：
1.阳离子交换树脂。这类树脂的活性交换基团为酸性，它的阳离子可被溶液中的阳离子所交换。
2.阴离子交换树脂。这类树脂的活性交换基团为碱性，它的阴离子可被溶液中的阴离子所交换。
3.螯合树脂。这类树脂特殊的活性基团，可与某些金属离子形成螯合物，在交换过程中能选择性地交换某些金属离子，所以对化学分离又重要意义。
4.大孔树脂。这类树脂是在聚合时加入适当的致孔剂，使在网状固化和链节单元形成的过程中，填垫惰性分子，预先留下孔道，它们不参与反应，在股价形成后提出致孔剂，留下永久孔道。
5.氧化还原树脂。这类树脂含可逆的氧化还原基团，可与溶液中离子发生电子转移，主要用于氧化还原而不引入杂质，提高产品纯度，除去溶液中溶解的氧气。
6.萃淋树脂。也称萃取树脂，使一种含有液态萃取剂的树脂，是以苯乙烯-二乙烯苯为股价的大孔结构和有机萃取剂的共聚物，兼有离子交换法和萃取法的优点。
7.纤维交换剂。天然纤维素上的羟基进行酯化、磷酸化、羧基化后，可制成阳离子交换剂；经过胺化后制成阴离子交换剂。
参考资料：分析化学

④ 离子交换树脂的用途是什么呢

离子交换树脂的用途：

1、用于水中的各种阴阳离子的去除。

2、离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的酿造、生物制品等工业装置上。

3、制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。

4、在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。

目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

(4)离子交换树脂离子交换树脂扩展阅读：

注意事项：

1、离子交换树脂含有一定水分，不宜露天存放，储运过程中应保持湿润，以免风干脱水，使树脂破碎，如贮存过程中树脂脱水了，应先用浓食盐水（10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放入水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。

2、冬季储运使用中，应保持在5-40℃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，食盐水浓度可根据气温而定。

3、离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚合物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质，当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量，因此，新树脂在使用前必须进行预处理，一般先用水使树脂充分膨胀。

对其中的无机杂质（主要是铁的化合物）可用4-5%的稀盐酸除去，有机杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去，洗到近中性即可。如在医药制备中使用，须用乙醇浸泡处理。

⑤ 离子交换树脂一般几年更换一次

离了交换树脂一般只要进水条件达到标准，3-5年更换一次。因为离子交换树脂是可以再生的，所以使用寿命一般都会比较长。但是如果你的进水水质不达标，那么树脂很有可能使用1-2年就完全失效了。

⑥ 钠离子交换树脂属于什么材料

钠离子交换树脂，是最常用的强酸性阳离子树脂，就是由苯乙烯和二乙烯苯共聚后，形成聚苯乙烯白球，再通过浓硫酸磺化，引入活性基团-SO³H而制成。其中苯乙烯为单体，二乙烯苯为交连剂，聚苯乙烯为骨架；聚合时，所用的二乙烯苯的质量占苯乙烯与二乙烯苯总质量的质量分数，即为交连度。引入的活性基团为强酸性的磺酸基，易电离出H+，可与水中的阳离子进行交换，为此它被称为苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂。阳离子交换树脂有氢型和钠型两种形式出厂...。一杰环保

⑦ 什么是离子交换树脂

离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构专、不溶性的高分子化合物。属通常是球形颗粒物。
离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。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 （或再分出中强酸和中强碱性类）。

⑧ 什么叫离子交换树脂工作层

哈哈，这是一个离子交换树脂用户中很少看到的提问，我简单回答如下：
以市场上最常见的无顶压逆流再生固定床为例

首先上中排以上20cm的压脂层不是工作层
其次设备进水时，水流通过树脂层的方式并不是理想的水平线往下流动交换，实际因受到树脂颗粒大小不晕和布水装置进水流速不匀的影响，水流是以下抛物线方式往下流动完成交换过程的，所以下抛物线的最低点达到出水装置时，离子交换树脂交换过程即出现离子穿透泄露现象，产水水质变差。这个下抛物线的下部阴影部分树脂层是不参与实际交换的，这部分树脂层称之为树脂保护层。
综上所述，实际离子交换树脂工作层=总树脂层-压脂层-保护层