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离子交换树脂的作用原理

日期:2019-12-09 来源:漂莱特网

离子交换树脂的作用原理离子交换树脂的作用非常广泛,不论是纯水、软水、凝结水还是重金属废水都可以处理。主要归功于离子交换树脂特殊的工作原理。通过离子置换的形式对水中的离子进行交换。
 
离子交换树脂的原理:
离子交换树脂的交换反应与溶液中的置换反应相似,例如
这个反应可以看作是银离子交换了氯化钠中的钠离子。利用固载在聚合物骨架上的功能基所带的可交换的离子在水溶液中能发生离解,如磺酸树脂上可离解出氢离子,这种离子可在较大的范围内自由移动,扩散到溶液中。同时,在溶液中的同类型离子,如钠离子,也能从溶液中扩散到聚合物网络和孔内。当这两种离子的浓度差较大时,就产生一种交换的推动力使他们之间发生交换作用,浓度差越大,交换速度越快。利用这种浓度差的推动力关系使树脂上可交换离子发生可逆交换反应,如,当溶液中的钠离子浓度较大时,就可把磺酸树脂上的氢离子交换下来。当全部氢离子被钠离子交换后,这时就称树脂为钠离子所饱和。然后,如果把溶液变为浓度较高的酸时,溶液中的氢离子又能把树脂上的钠离子置换下来,这时树脂就“再生”为H+型。通过这种可逆交换作用原理,加上树脂上固载的功能基对不同离子具有不同的亲和性,使离子交换树脂能应用于离子的分离、置换、浓缩、杂质的去除和催化反应等。
阴离子交换树脂骨架上带的是各种碱性不同的功能基(RN(CH3)3OH、RN(CH3)2HOH、RNH2HOH),能离解出与溶液里的阴离子进行交换的阴离子(OH)。交换以后,用强碱,如氢氧化钠水溶液(5%)再生,反复使用,但由于胺基容易氧化降解,使用寿命比阳树脂稍短。它的作用原理与阳树脂相似,可用方程表示如下:
根据阴、阳离子交换树脂的作用原理,可将两种树脂配合使用,就可以把溶液里的离子几乎全部交换出来。
离子交换树脂主要作用于哪些领域?
1.饮用水
饮用水的过滤,去除钙镁离子,降低饮用水的硬度
2. 发电厂
火力发电厂的纯水处理用到大量的离子交换树脂。
3.食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。
4. 制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。
5. 合成化学和石油化学工业
离子交换树脂代替无机酸、碱,可以用作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。
6.电子行业
半导体、电子工业用离子交换树脂生产需要用到的高纯水。
7. 冶金制造
离子交换树脂可以从贫矿里分离、浓缩、提纯及提取稀土元素和贵金属。
8. 环境保护
离子交换树脂已经应用在含有有毒离子或非离子物质的溶液的回收使用,去除重金属离子,回收制片厂废液中的有用物质等受关注的环境保护问题上。
 
离子交换树脂按用途分可以分为:
食品饮料加工,超纯水制备,砷去除,黄金精炼,催化剂,饮用水过滤,硬水软化,制糖业,制药,金属分离,纯水与高纯水制备,脱盐水,高速混床凝结水处理,工业循环水处理,医药工业药物提取,抗生素提取,稀有元素分离,放射元素提炼,糖液脱色,湿法治金,重金属回收等。

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