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離子交換樹(shù)脂的工作原理
在離子交換過(guò)程中,水中的陽(yáng)離子(如Na 、Ca2 、 K 、 Mg2 、Fe3 等)與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的H 進(jìn)行交換,水中陽(yáng)離子被轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂上,而樹(shù)脂上的H 交換到水中.﹨x0b 水中的陰離子(如Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹(shù)脂上的OH-進(jìn)行交換,水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂上,而樹(shù)脂上的OH- 交換到水中.而H 與OH- 相結(jié)合生成水,從而達(dá)到脫鹽的目的.
離子交換機(jī)理:化學(xué)吸附
歷程:
與液固相反應(yīng)的歷程類似,
①溶液內(nèi)離子擴(kuò)散至樹(shù)脂表面,
②由表面擴(kuò)散到樹(shù)脂內(nèi)部,
③離子交換,
④被交換的離子從樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散至表面,
⑤被交換的離子再擴(kuò)散至溶液中,
離子交換樹(shù)脂的原材料是什么
一般骨架是和二乙烯苯的交聯(lián)產(chǎn)物,再加上相應(yīng)的功能集團(tuán)如磺酸基或者季氨基.
此外還有系等等很多種骨架.以離子交換樹(shù)脂為基礎(chǔ)的多種新技術(shù),如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等,各具獨(dú)特的功能,可以進(jìn)行各種特殊的工作,是其他方法難以做到的。離子交換技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。1、大孔吸附樹(shù)脂簡(jiǎn)單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫,再用2~3BV的稀酸、稀堿溶液浸泡洗脫,水洗至PH值中性即可使用。 離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用,是近年國(guó)內(nèi)外制糖工業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)研究課題,是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。
離子交換樹(shù)脂的基本類型
(1) 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán),如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H ,故呈強(qiáng)酸性。樹(shù)脂離解后,本體所含的負(fù)電基團(tuán),如SO3-,能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H 與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強(qiáng)酸性樹(shù)脂的離解能力很強(qiáng),在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。體內(nèi)再生的混床,其中排裝置的損壞也是常見(jiàn)的,高流速的混床更為嚴(yán)重。湘中樹(shù)脂. 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后,必須進(jìn)行再生處理,即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行,使樹(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài),以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理,此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子,再與H 結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。
(2) 弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂含弱酸性基團(tuán),如羧基-COOH,能在水中離解出H 而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán),如R-COO-(R為碳?xì)浠鶊F(tuán)),能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合,從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換,只能在堿性、1中性或微酸性溶液中(如PH5~14)起作用。防止硫酸鈣沉淀的措施,一是降低再生液硫酸的濃度,二是加快再生液流速。湘中樹(shù)脂.弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂也是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生)。
(3) 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂
強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán),如季胺基(亦稱四級(jí)胺基)-NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán)),能在水中離解出OH-而呈強(qiáng)堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合,從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂的離解性很強(qiáng),在不同pH下都能正常工作。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理,此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子,再與H 結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。
(4) 弱堿性陰離子樹(shù)脂
弱堿性陰離子樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán),如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2,它們?cè)谒心茈x解出OH-而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合,從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.弱堿性陰離子樹(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。釀造上,用樹(shù)脂進(jìn)行酒精脫臭,用湘中732樹(shù)脂脫水制造無(wú)水酒精,用樹(shù)脂除去酒中金屬離子,以提高啤酒葡萄酒的穩(wěn)定性等。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。