影響陽離子交換能力因素

1. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些

離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的.它是一種屬於傳質分離過程的單元操作.
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中.
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分：
1.
強酸型陽離子交換樹脂：主要含有強酸性的反應基如磺酸基（－SO3H）,此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子.
2.
弱酸型陽離子交換樹脂：具有較弱的反應基如羧基（－COOH基）,此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換.
3.
強鹼型陰離子交換樹脂：主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之－N+(CH3)3,在氫氧形式下,－N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除.
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂：具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl－或NO3－,對於HCO3－,CO32－或SiO42－則無法去除.
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity).對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g.因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律.離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下：
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離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換.這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水.所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟.
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質（簡稱交換劑）來進行.這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示.此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等.
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2. 影響土壤陽離子交換量大小的因素有哪些

不同土壤抄的陽離子交換量襲不同，主要影響因素：a,土壤膠體類型，不同類型的土壤膠體其陽離子交換量差異較大，例如，有機膠體>蒙脫石>水化雲母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。b,土壤質地越細，其陽離子交換量越高。c,對於實際的土壤而言，土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高，其交換量就越大。d,土壤溶液pH值，因為土壤膠體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質pH值的影響，當介質pH值降低時，土壤膠體微粒表面所負電荷也減少，其陽離子交換量也降低；反之就增大。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。

3. 陽離子交換作用

岩石顆粒的表面往往帶負電荷，因此能吸附某些陽離子。當某種成分的地下水與岩石顆粒接觸時，水中某些陽離子被岩石顆粒表面吸附，以代替原來被吸附的陽離子，而原來被吸附的陽離子則進入水中，改變了地下水的化學成分，這種作用稱為陽離子交換吸附作用。

陽離子交換的強度取決於很多因素，其中主要的是岩石的粒度、交換陽離子的性質、介質的pH值和水中電解質的濃度。

1.粒度

一般岩石的粒度越細，它的交換性能越強。因此，在黏土和黏土岩中，陽離子交換對水化學成分的影響明顯。

2.離子性質

不同陽離子的吸附能不同，在其他條件相同的情況下，吸附能的大小取決於它們的離子價，離子價越高吸附能越強，並易留在岩石上。如果陽離子的電價相同，吸附能隨原子量的增加而增大。部分離子吸附能強弱的順序如下：

H⁺＞Fe³⁺＞Al³⁺＞Ba²⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺＞K⁺＞Na⁺

由上可見，Ca²⁺的吸附能大於Na⁺，因此在自然界中常可見到地下水中的Ca²⁺交換吸附岩石顆粒表面的Na⁺。

水文地球化學基礎

陽離子交換吸附作用在含水層中廣泛地進行，並且對改變地下水的化學成分及地下水的性質有重大意義。這種作用使硬度大的地下水變為硬度小的軟水，形成低礦化度的鈉水，如SO₄—Na型、HCO₃—Na型以及一些其他過渡型水。

3.pH值

在陽離子交換反應中，氫離子有著特殊的作用。它的交換能量不僅高於一價的陽離子，還高於二價和三價的陽離子。介質的pH值影響陽離子的吸附數量，水中的氫離子越多，對其他陽離子進入膠狀綜合體的阻力越強。增加與土壤處於平衡狀態的溶液pH值，土壤的交換性能增強。當介質的pH值由6增加到11時，交換容量增加1～2倍。

4.電解質濃度

離子交換吸附作用並不僅決定於離子的性質，在吸附交換過程中，水中電解質濃度也起著重要作用，濃度大的離子比濃度小的離子易被吸附。因此，如果鈉的濃度相當大時，吸附綜合體中的部分鈣離子將被鈉離子排擠出去，水中的Na⁺與岩石顆粒表面的Ca²⁺就發生交換吸附的現象，例如海水入侵過程中的Na⁺與Ca²⁺的交換吸附。

水文地球化學基礎

天然水中的交換主要是陽離子交換，而不是陰離子交換。這是由於岩石和土壤的膠體成分主要是由SiO₂、Al₂O₃和其他帶負電的膠粒所組成，它們吸附帶正電的陽離子。除陽離子吸附外，在某些情況下也能發生陰離子吸附作用（例如磚紅壤），但是對這種過程研究很少。

4. 離子交換樹脂有哪幾種影響離子交換樹脂的因素有哪些

離子交換樹脂的種類：

1.強酸性陽離子交換樹脂

通常用於水軟化和脫礦質應用。強酸性陽離子樹脂是一種相對安全且成本有效的方法，用於去除水垢和硬度，例如鈣和鎂，因為它們可以用濃鹽溶液如氯化鈉鹽水再生。當用氫氣循環與硫酸或鹽酸（HCl）作為再生劑時，強酸性陽離子樹脂對脫礦質也非常有效。

2.弱酸性陽離子交換樹脂

是脫鹼應用的經濟有效的選擇，其中給水具有高比例的硬度與鹼度。弱酸性陽離子樹脂通過除去二價陽離子（例如鈣）並根據工藝條件用氫/鈉代替它來實現這一點。根據工藝需要，可以在離子交換過程之後進行脫氣和pH調節。弱酸性陽離子樹脂也是高鹽度流軟化的理想選擇。

3.強鹼陰離子交換樹脂

有多種類型，必須對其特性進行稱重，以確定最適合特定應用的樹脂。離子交換樹脂有利於二氧化硅的去除，特別是對於游離無機酸（FMA）含量低的物流。強鹼陰離子交換樹脂的其他優異用途包括去除鈾。強鹼陰離子交換樹脂對於去除硝酸鹽（NO 3）也是有效的，但如果進料水含有高濃度的硫酸鹽，則過量的再生循環可能會影響效率。最後，強鹼陰離子交換樹脂能夠與鹵素結合。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

對於不需要除去二氧化碳（CO 2）和/或二氧化硅（SiO 2）的去離子應用是有效的。弱鹼陰離子交換樹脂對酸吸收也有效，因為它們可以中和強無機酸。

5.螯合樹脂

最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬，鹽水軟化和其他物質。特殊樹脂官能團根據手頭的應用而廣泛變化，並且可包括硫醇，亞氨基二乙酸或氨基膦酸等。螯合樹脂廣泛用於稀釋溶液中的金屬濃縮和去除，例如鈷（Co 2+）和汞（Hg 2+）。

6.拋光混床樹脂

混合床單元由於流含量的波動而更容易受到樹脂結垢和較差的系統功能的影響，因此通常在其他處理工藝的後端使用，使用拋光混床樹脂制備純水/超純水。

5. 影響土壤陽離子吸附的因素

不同土壤的陽離子交換量不同，主要影響因素：a,土壤膠體類型，不同類內型的土壤膠體其陽離子交容換量差異較大，例如，有機膠體>蒙脫石>水化雲母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。b,土壤質地越細，其陽離子交換量越高。c,對於實際的土壤而言，土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高，其交換量就越大。d,土壤溶液pH值，因為土壤膠體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質pH值的影響，當介質pH值降低時，土壤膠體微粒表面所負電荷也減少，其陽離子交換量也降低；反之就增大。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。參考資料：http://ke..com/view/908855.htm

6. 影響土壤陽離子交換量大小的因素有哪些

不同土壤的陽離子交換量不同，主要影響因素：a,土壤膠體類型，不同類型的土壤專膠體其陽離子交換量差屬異較大，例如，有機膠體>蒙脫石>水化雲母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。b,土壤質地越細，其陽離子交換量越高。c,對於實際的土壤而言，土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高，其交換量就越大。d,土壤溶液pH值，因為土壤膠體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質pH值的影響，當介質pH值降低時，土壤膠體微粒表面所負電荷也減少，其陽離子交換量也降低；反之就增大。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。

7. 影響離子交換樹脂的因素

1.懸浮物和油脂 水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙，油脂會包住樹脂顆粒，它們都會使交換能力下降。
2.有機物 廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強，一旦結合就很難再生，結果降低樹脂的再生率和交換能力，例如高分子有機酸與強鹼性季胺基團的結合力就很大，難於洗脫。
3.高價金屬離子 廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒。當樹脂受鐵離子中毒時，會使樹脂的顏色變深。高價金屬離子易為樹脂吸附，再生時難於把它洗脫下來，結果會降低樹脂的交換能力。為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡。
4.pH值 離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性高分子電解質。強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強，交換能力基本上與pH值無關，但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離，因此在鹼性條件下，才能得到較大地交換能力。弱鹼性樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力。
5.水溫 水溫高雖可加速離子地交換擴散，但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍。水溫超過允許溫度時，合使樹脂交換基團被分解破壞，從而降低樹脂的交換能力，所以溫度太高時，應進行降溫處理。
6.氧化劑 廢水中如果含有氧化劑(如Cl2,O2,H2Cr2O7)時，會使樹脂氧化分解。強鹼陰樹脂容易被氧化劑氧化，使交換基團變成非鹼性物質，可能完全喪失交換能力。氧化作用也會影響交換樹脂的母體，使樹脂加速老化，結果使交換能力下降。為了減輕氧化劑對樹脂的影響，可選用交聯度大的樹脂或加入適當的還原劑。

8. 影響陽離子交換能力的因素有哪些

土壤溶液中的陽離子進行交換，稱為陽離子的交換作用。影響因素有——（1）陽內離子的代換能力隨容離子價數的增加而增大，因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大，各種陽離子代換力的大小順序：Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+（2）等價離子代換能力的大小，隨原子序數的增加而增大（3）離子運動速度愈大，交換力愈強（4）陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
影響土壤陽離子交換量的因素有:陽離子交換量：每千克干土中所含的全部陽離子總量，以厘摩爾（+）每千克土或 c mol(+)kg的-1次冪表示。影響因素——（1）膠體的種類，有機膠體>無機膠體，有機質高的>有機質低的，次生鋁硅酸鹽（2:1>1:1）>次生氧化物（2）溶液的pH值（3）土壤質地，質地愈細交換量愈高。

9. 影響離子交換選擇性的因素有

rightleder1.懸浮物和油脂 水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙,油脂會包住樹脂顆粒,它們都會使交換能力下降.

2.有機物
廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強,一旦結合就很難再生,結果降低樹脂的再生率和交換能力,例如高分子有機酸與強鹼性季胺基團的結合力就很大,難於洗脫.

3.高價金屬離子
廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒.當樹脂受鐵離子中毒時,會使樹脂的顏色變深.高價金屬離子易為樹脂吸附,再生時難於把它洗脫下來,結果會降低樹脂的交換能力.為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡.

4.pH值
離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性高分子電解質.強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強,交換能力基本上與pH值無關,但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離,因此在鹼性條件下,才能得到較大地交換能力.弱鹼性樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力.

5.水溫
水溫高雖可加速離子地交換擴散,但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍.水溫超過允許溫度時,合使樹脂交換基團被分解破壞,從而降低樹脂的交換能力,所以溫度太高時,應進行降溫處理.

6.氧化劑
廢水中如果含有氧化劑(如Cl2,O2,H2Cr2O7)時,會使樹脂氧化分解.強鹼陰樹脂容易被氧化劑氧化,使交換基團變成非鹼性物質,可能完全喪失交換能力.氧化作用也會影響交換樹脂的母體,使樹脂加速老化,結果使交換能力下降.為了減輕氧化劑對樹脂的影響,可選用交聯度大的樹脂或加入適當的還原劑.