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软化树脂离子交换法软化水的原理

日期:2019-09-02 来源:漂莱特网

可能大家都听过软化水这个词,但软化水用的是什么方法什么原理可能就会比较陌生了。其实这个原理也很简单,说白了就是用带有官能团(正价离子或负价离子)的树脂去吸附水质中的金属离子。下面给大家详细的介绍一下。
 
什么是软化树脂:
软化树脂是专用于软化硬水的一种专用树脂,通过离子交换技术,使水的硬度小于50 mg/L(CaCO3)。离子交换是一种特殊的动态吸附过程,一般是由不溶于水的离子交换剂在电解质溶液中进行。
 
软化水的原理:
1.由于水的硬度主要由钙离子、镁离子造成的,所以一般采用树脂,将水中的Ca2+、Mg2+除去,形成水垢的主要成份置换出来。树脂分离软水技术是通过水的钠离子交换软化法,就是原水通过钠离子交换剂时,水中的Ca2+、mg2+被交换剂中的Na+所代替,使易结垢的钙镁化合物转变为不形成水垢的易溶性钠化合物而使水得到软化。
 
2.未处理的水通过树脂层,发生交换反应,树脂中所含的可交换离子Na+,与水中的阳离子Ca2+,Mg2+等进行离子交换,使容器出水的Ca2+,Mg2+含量达到使用要求,从而产生软水。反应式:
钙的去除:
CaCO3+2Na-R=Ca-R+Na2CO3
Ca(HCO3)2+2Na-R=Ca-R+2NaHCO3
镁的去除:
MgCO3+2Na-R=Mg-R+Na2CO3
Mg(HCO3)2+2Na-R=Mg-R+2NaHCO3
 
3.强酸性阳离子交换树脂含有强酸性活性基团,如-SO,H
(磺酸基)和-CH,SO,H(次甲基磺酸基),能在溶液中离解H+而呈强酸性。
R·SO3HR-SO3 +H+
树脂中的SO2:基团能吸附溶液中的其它阳离子,使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。R·SO3+NatR:SO3Na
 
4.弱酸性阳离子交换树脂
含有弱酸性活性基团,如羧基-COOH和酚羟基-OH,能在水溶液中离解H+而呈弱酸性。
R·COOHR-COO-+H+
树脂中的R·COO基团能吸附溶液中的其它阳离子,而产生离子交换。
由于离解性较弱,在低pH下,难以离解和交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中进行离子交换。(R-COOH:pH>6;R-OH:pH>9)
用酸进行再生。
 
什么是离子交换法:
1.离子交换技术就是运用了离子交换法。
2.离子交换法主要是基于一种合成的离子交换剂作为吸附剂,以吸附溶液中需要分离的离子。广泛用于脱色、硬水软化及制备无盐制备等。在制备过程中,从待处理的水中吸附相关的离子在树脂上,然后在适宜的条件下用洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来,达到分离、浓缩、提纯的目的。
3.软化树脂带有的官能团的网状结构的高分子化合物,其结构由三部分组成:不溶性的三维空间网状骨架;连接在骨架上的官能团;官能团所带的相反电荷的可交换离子。
 
软化树脂离子交换法原理:
软化树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物.软化树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架,另一部分是可移动的活性离子。活性离子可在网络骨架和溶液间自由迁移,当树脂处在溶液中时,其上的活性离子可与溶液中的同性离子产生交换过程。这种交换是等当量进行的。如果树脂释放的是活性阳离子,它就能和溶液中的阳离子发生交换,称阳离子交换树脂如果释放的是活性阴离子,它就能交换溶液中的阴离子,称阴离子交换树脂。