金属离子交换顺序

⑴ 离子交换树脂的吸附选择

离子交换树脂的吸附交换原理：

树脂本身的离子内一般是低价离子，所以树脂在与水接触时，根据树脂的容吸附选择性，会将水中的高价离子吸附，将低价离子释放，而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合，成为无害的物质，而在实际使用的过程中，经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用，比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用，从而达到软化水的目的。

离子交换树脂的吸附顺序：

1、离子交换树脂对阳离子的吸附顺序：

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

2、强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：

SO42－ > NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

3、弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：

OH－ > 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

⑵ 什么是离子交换

离子交换是一种通过离子交换树脂处理水溶液以去除盐分和其他离子的过程。这个过程涉及到两种类型的树脂：阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
### 阳离子交换树脂原理：
阳离子交换树脂含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团。在水溶液中，这些基团会释放出H+离子。当溶液中的金属阳离子（如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Fe3+等）与树脂上的H+离子进行交换时，金属阳离子会被转移到树脂上，而树脂上的H+则进入水中。这样，水溶液中的阳离子浓度降低，实现了阳离子的去除。
### 阴离子交换树脂原理：
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。这些基团在水溶液中容易生成OH-离子。当水溶液中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）与树脂上的OH-离子进行交换时，水溶液中的阴离子会被转移到树脂上，而树脂上的OH-则进入水中。这样，水溶液中的阴离子浓度降低，实现了阴离子的去除。
由于H+和OH-相结合生成了水，这一过程也实现了脱盐的目的。
### 离子交换树脂的使用方法：
1. **预选**：离子交换树脂的粒度通常在20-35目，有些可达到50目。使用前需要干燥、粉碎和过筛。干燥通常在烘箱中进行，也可以在装有五氧化二磷、氧化钙或浓硫酸的干燥器中进行。粉碎时避免过细，以免影响实验收率。
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。氯型树脂可转化成OH型，然后再转化回氯型。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可。
3. **装柱**：将处理好的树脂置于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置至树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒。反复操作直至上层液澄清，然后装柱。柱子底部放1cm高的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，再将树脂倒入柱子中，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，或反复通过柱子，直到成分交换完全。可以用显色法检验成分是否交换彻底。
5. **树脂洗脱**：根据成分的亲和力，选择合适的洗脱剂，如强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等。可以采用梯度洗脱或单一浓度洗脱。
6. **树脂再生**：在离子交换过程中，树脂会逐渐失去其交换能力。为了恢复树脂的活性，需要进行再生处理。具体的再生方法取决于树脂的类型和使用条件。
通过以上步骤，离子交换树脂能够有效地去除水溶液中的阳离子和阴离子，达到脱盐和其他特定的分离纯化目的。

⑶ 离子交换器的工作原理

工作原理就是离子的交换。
运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理最简单的流程为 阳床-阴床 组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括 阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。
1 检测和控制原理
强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H+.最后被其他阳离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R为树脂基团）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制点和控制方法
由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。
以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。
（1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。
3 出水水质
原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/L。

⑷ 离子交换法

阳离子交换树脂对碱金属的吸附能力随其水化物离子半径的减小而增强专。根据碱金属属的活度系数，阳离子交换树脂对其吸附能力的次序为:Cs>Rb>K>NH⁺₄>Na>Li。

有些无机化合物对碱金属有选择性的吸附作用，可作为离子交换剂用。

磷酸铝在水溶液中能吸附铷、铯，其分离系数比合成树脂还高。交换柱上的铷、铯可分别用稀硝酸及高于1mol/LHNO₃洗脱。

在硝酸溶液中，铷、铯可被磷钼酸铵吸附，与钾、钠、锂分离，再用2mol/L和6mol/LNH₄NO₃溶液洗脱铷、铯。当氧化钾含量低于50mg时，铷、铯回收率均在90%以上。

阴离子交换树脂在一定条件下，虽可用于碱金属彼此之间的分离，但大多数情况是作为分离其他元素用。

在盐酸溶液中，钴、锌、铁、镉形成稳定的氯阴离子，能被强碱性阴离子交换树脂吸附，或上述元素及钒与柠檬酸作用后，也可被阴离子交换树脂吸附而与碱金属分离。

钙、镁在EDTA的乙醇溶液中，或其他一些两价金属在有EDTA或乙酸盐存在下，均可被阴离子交换树脂吸附，因此可用作碱金属与碱土金属的分离。

⑸ 离子交换系统为什么阳床在前阴床在后

阳树脂是酸性，阴树脂碱性，如果先进行阴床交换，碱度增大，很多金属离子会产生内沉淀，容覆盖于树脂表面影响处理效果，甚至造成堵塞。而且某些金属氢氧化物沉淀很难去除。而先通过阳树脂，将金属阳离子去除，出水是酸性，避免了这一点。再通过阴树脂可以使出水恢复中性。