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。
㈡ 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的区别和用法
阳离子交换树脂:
阳离子交换树脂是在交联为7%的苯乙烯,二乙烯共聚体上带有磺酸基(-SO3H)的阳离子交换树脂,是一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂。它在碱性、中性、甚至酸性介质中都显示离子交换功能。本产品具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。主要用于锅炉硬水软化和纯水制备,也用于湿法冶金、制糖、制药、味精行业,以及作为催化剂和脱水剂。
阳离子交换树脂含弱酸性基团,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。这类阳离子交换树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
阴离子交换树脂:
阴离子交换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。
阳离子交换树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学品使离子交换反应以相反方向进行,使阳离子交换树脂的功能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阴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。
㈢ 离子交换树脂基本分类
离子交换树脂的基本分类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其主要性质和类别,从而进一步分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类。阳离子树脂和阴离子树脂可以分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换,进一步分为强酸性、弱酸性、强碱性和弱碱性四类,甚至可以再分为中强酸和中强碱性类。离子交换树脂的基本形态在这些分类中展现出了多样性和灵活性,使得它们在水处理、食品工业、化学工业、生物技术等领域中发挥着重要作用。
阳离子树脂分为强酸性和弱酸性两类,其活性基团可以有效去除水中的金属离子,如钙、镁等。强酸性阳离子树脂因其较高的酸性,可以与更多的金属离子发生反应,因此在去除硬水中的钙、镁离子方面表现突出。而弱酸性阳离子树脂虽然酸性较弱,但同样具备良好的去除效果,适用于一些对酸性敏感的系统中。在工业生产中,阳离子树脂主要用于去除水中的钙、镁离子,提高水质,确保生产过程的稳定性和产品质量。
阴离子树脂分为强碱性和弱碱性两类,其活性基团可以与溶液中的阴离子进行离子交换。强碱性阴离子树脂因其较高的碱性,能够有效去除水中的硫酸盐、氯化物等阴离子,广泛应用于饮用水处理和工业废水处理中。弱碱性阴离子树脂虽然碱性较弱,但在去除水中的某些阴离子方面同样表现出色,特别是在处理某些特定类型的工业废水时。阴离子树脂在水处理中的应用,不仅能够提高水质,还能够减少污染物的排放,对环境保护具有重要意义。
根据基体的种类和化学活性基团的种类,离子交换树脂可以分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂两大类。苯乙烯系树脂以其良好的化学稳定性和机械强度,在工业应用中表现出了较高的适应性和可靠性。而丙烯酸系树脂因其较低的水溶性和良好的亲水性,在某些特定的水处理工艺中具有独特的优势。在实际应用中,可以根据需要选择合适的离子交换树脂类型,以达到最佳的处理效果。
离子交换树脂的基本形态在上述分类中展现出了多样性和灵活性,使得它们在水处理、食品工业、化学工业、生物技术等领域中发挥着重要作用。无论是阳离子树脂还是阴离子树脂,无论是在强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性还是中强酸、中强碱性类中,它们都能通过与溶液中的离子进行交换,实现对水质的净化和改善。在工业生产和日常生活中,离子交换树脂的广泛应用极大地提高了水质,促进了资源的有效利用和环境保护。
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、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。
㈣ 离子交换树脂基本类型
离子交换树脂是通过其基团的离解和吸附作用,实现对溶液中离子的交换和分离的一种材料。根据基团的酸碱性质,离子交换树脂可分为强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂和弱碱性阴离子树脂四大基本类型。
强酸性阳离子树脂含有大量强酸性基团,如磺酸基,能够离解出H+,并吸附结合溶液中的其他阳离子,通过离子交换反应实现H+与阳离子的交换。这类树脂在再生处理时,使用强酸,使其回复原状。
弱酸性阳离子树脂含有弱酸性基团,如羧基,能在水中离解出H+,并吸附结合其他阳离子,通过离子交换作用实现酸性阳离子的交换。这类树脂在再生处理时,使用酸性物质,使其回复原状。
强碱性阴离子树脂含有强碱性基团,如季胺基,能在水中离解出OH-,并吸附结合溶液中的阴离子,通过离子交换作用实现阴离子的交换。这类树脂在再生处理时,使用强碱,使其回复原状。
弱碱性阴离子树脂含有弱碱性基团,如伯胺基、仲胺基或叔胺基,能在水中离解出OH-,并吸附结合其他阴离子,通过离子交换作用实现阴离子的交换。这类树脂在多数情况下,将整个其他酸分子吸附,工作时只能在中性或酸性条件下进行。
离子树脂的转型,是为了适应各种使用需求。如强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型树脂使用;阴离子树脂转变为氯型或碳酸氢型使用。在转型后,这些树脂不再具有强酸性和强碱性,但仍然保留其他典型性能,如离解性强、工作pH范围广等。
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、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。
㈤ 离子交换树脂是什么
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,不熔不溶,能同溶液中的离子进行非均相交换反应。以下是关于离子交换树脂的详细解释:
1. 结构与性质
2. 分类
3. 离子交换类型
4. 主要应用
㈥ 什么叫阳离子交换树脂
阳离子树脂分为强酸性和弱酸性两类,人工合成的阳离子树脂的官能团是有机酸,并按照酸性的强弱,分为强酸性和弱酸性两类。强酸性的官能团是苯磺酸,弱酸性的官能团则包括有机磷酸、羟基酸和酚等。
酸主要以H+的形式与其他阳离子进行交换。例如,用H +与金属离子交换会使树脂变成盐的形式。强阳离子树脂除了酸形式R-O 外,生产厂家也会以钠盐R-O 的形式出售,分别称为氢型和钠型强阳离子交换树脂。
强酸性阳离子树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基3−,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,如磺酸基3− ,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,即使用化学药品使离子交换反应向相反的方向进行,使树脂的官能基团恢复到原来的状态,以便重复利用。例如,上述的阳离子树脂一般使用强酸进行再生处理,此时树脂释放出被吸附的阳离子并与H+结合,进而恢复到原来的组成。
水处理去除钙镁离子从而达到软化硬水的过程也是用阳离子交换树脂,不过一般是用钠盐型。再生使用的是工业氯化钠即食盐。
弱酸性阳离子树脂含有弱酸性基团,如羧基- ,能在水中离解出H+而呈酸性,但因其解离程度不高,因此一般仅程弱酸性,故而属于弱酸性阳离子树脂。树脂离解后余下的负电基团,如
RCOO-(R为碳氢链基团),可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。
如上所述,此类树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解进而进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH值为5~14)起作用。这类树脂也是用酸进行再生,其再生性较强。
㈦ 想把鱼缸的水软化 利用树脂 如何操作大概能用多久还是经过处理以后 可以重复使用
一般给鱼缸软水用的是氢型阳离子树脂,如果怕弄错,可以直接买水族厂商出产的。软水的时候把树脂直接放入水中浸泡即可。当然也有沸腾罐等反应装置,但个人认为,家用没必要。可用的时间长短取决于你树脂的多少,以及用它来软化了多少水。当树脂慢慢失效后,是可以还原并且重复使用的。还原时用稀释后的盐酸浸泡后冲洗干净即可。个人认为最需要注意的一点是,如果不是新开缸,那么还是用软化过的水慢慢勾兑缸中的比较好,如果直接把树脂放入已经有生物的鱼缸里,可能它们会受不了水质的快速波动。下面是一些关于树脂的转帖:
(转帖节选)
1) 氢型树脂的简介:
树脂主要性质和类别之差异,在于它们的化学活性基种类之不同,因此氢型阳离子交换树脂可依活性基(一种官能基)种类不同,分成两种:强酸性阳离子交换树脂(strong- acid anion exchange resin)和弱酸性阳离子交换树脂(weak - acid anion exchange resin)。强酸性阳离子交换树脂系因它的活性氢离子在水中很容易解离而得名,其骨架均为聚苯乙烯系统,主要产品是「磺酸型」强酸性阳离子交换树脂,通常颜色较深,棕黄色至综色球状颗粒,以综色最常见;反之,弱酸性阳离子交换树脂则是因它的活性氢离子在水中比较不容易解离而得名,骨架均为聚丙烯酸系统,主要产品是「羧酸型」弱酸性阳离子交换树脂,通常颜色较?#092;,白色或淡黄色球状颗粒,以淡黄色最常见。如果用化学反应来表示这两种树脂的差异性,我们可以描述如下(R代表树脂母体):
强酸性: R-SO3H → R-SO3- + H+ (H+容易解离,在水中呈强酸性)
弱酸性: R-COOH → R-COO- + H+ (H+不易解离,在水中呈弱酸性)
由于强酸性阳离子交换树脂的解离能力很强,所以在任何酸性或碱性溶液中均能解离和产生离子交换作用,其作用pH范围介于1~14。反之,弱酸性阳离子交换树脂的解离能力很弱,只能在弱酸性至碱性溶液中解离和产生离子交换作用,其作用pH范围仅介于5~14。
2) 树脂在水草缸中的应用:
虽然本人曾经使用氢型阳离子交换树脂间接来改善水草缸的水质,但是却从未深入研究过氢型阳离子交换树脂对水草育成的影响,实在不配与大家谈论这个话题。然而,写了这么多关于氢型阳离子交换树脂的数据,总不能连最重要的结论都不表示一点个人意见吧?因此,只好硬着头皮依自已的思考模式,提出一点见解,供各类先进参考,也请多予敬请指正。首先,我把两种氢型阳离子交换树脂重要性质作一归纳:一般强酸性树脂可在所有pH值范围内操作,但其交换容量较小,而必须经常再生,此外又因再生效率较差,所需再生剂费较高,但可以除去所有硬度离子,或调节pH。弱酸性树脂具有较高的交换容量,再生效率较高,所需再生剂较少,但仅能在有限的pH值范围内操作,以及仅能除去暂时硬度离子。再来,我想分析这两种氢型阳离子交换树脂在水草缸的适用性。坦白说,它们都不太适合直接放入水草缸使用,因为它们会快速吸收水草所需要的营养离子,不仅浪费肥料,而且树脂很快就因饱和而失去效用,尤其是弱酸性树脂在中至碱性水中,其交换能力远比强酸性树脂强很多,交换容量又大,更能快速吸收水草所需要的养分。一般而言,想在水草缸使用氢型树脂的目的大概有二:第一、降低水中钙、镁离子的浓度,第二、调降pH。如果直接将树脂放入水草缸使用,要达到降低钙、镁离子的目的,恐怕会徒劳无功,主要原因是,树脂将优先把铁、锰等微量元素离子全部吸光后,才会轮到对钙、镁离子的吸收。即使树脂还有余力继续吸收钙、镁离子,形成钙型或镁型阳离子交换树脂,但因定期添加肥料的关系,肥料中的铁离子等微量元素,又会把钙型或镁型阳离子交换树脂中的钙、镁离子重新取代出来,而形成「铁型」或「锰型」等阳离子交换树脂。由此观之,只要树脂一直保留在水中发挥作用,而水草肥料的定期添加也从不间断,最后极可能在树脂达到饱和时,完全变成「铁型」阳离子交换树脂,而不是我们所期望的钙型或镁型阳离子交换树脂。若为降低pH为目的而直接将树脂放入水草缸内,也许可以马上反映一定程度的效果,但以水草肥料被树脂迅速消耗所造成的损失为代价,来换取对于pH的改善,同样不智。因为水草肥料长期被消耗的费用,可能高于用其它降低pH的方法。同时,因树脂不均衡吸收水草养分的结果,将易造成养分不均衡现象,可能对水草会产生意料不到或潜在性的不良影响。我最后的结论是:氢型树脂应该可以使用于水草缸,而且也必具有一定的预期效果,但是不宜直接使用,应该改为间接使用。例如,可改用于局部换水的「做水」之用,既可防止上述问题发生,又可节省树脂再生的费用。如果是这样的话,当您想达到更易软化水质,兼能有效控制pH的目的时,则以使用强酸型为佳;反之,当您希望树脂的处理容量高,减少经常再生的麻烦,以及希望使用寿命长一些,则以使用弱酸型为佳。
(转贴完)
我们在鱼市买到的树脂绝大多数是钠型阳性树脂,用来降硬度没问题,但是使用后水的PH值降的很少,有时还会升高。通过实践,鱼友普便感觉724和732树脂效果不错!