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离子交换树脂的原理及技术指南

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离子交换树脂的原理及技术指南


离子(ion)交换树脂(Resin)是一类带有功能(function)基的网状结构的高分子化合物,它由不溶性的三维空间(kōng jiān)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。离子交换树脂有较高的机械强度,化学性质也很稳定(解释:稳固安定;没有变动),在正常(normal)情况(Condition)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(guò chéng)中,水中的阳离子与阳离子交换树脂上的H+进行交换,水中阳离子被转移到阴树脂上,而树脂上的H+交换到水中。水中的阴离子与阴离子交换树脂上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到津达树脂上,而树脂上的OH-交换到水中。
1、强酸(Acerbity)性阳离子(ion)树脂
树脂(Resin)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。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。阴离子交换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。树脂离解后,本体所含的负电基团,能吸附结合溶液中的其他阳离子(ion)。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性(alkaline)溶液中均能离解和产生离子交换作用(role)。树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学(Chemistry)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(state),以供再次使用。
2、弱酸(Acerbity)性(acidity)阳离子树脂
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能与溶液中的其他阳离子(ion)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(alkaline)、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(regeneration)(比强酸性树脂较易再生)。
3、强碱性阴离子树脂
这类树脂(Resin)含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳(C)氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。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。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(role)。种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作(WORK)。它用强碱进行再生。
4、弱碱性阴离子树脂
树脂含有弱碱性(alkaline)基团,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(ion)吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种津达在多数情况下是将溶液中的整个其他酸(Acerbity)分子吸附。它只能在中性或酸性条件(tiáo jiàn)(如pH1~9)下工作(WORK)。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。

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