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離子交換樹脂骨架

發布時間: 2021-03-12 05:12:30

離子交換樹脂和吸附樹脂的結構有什麼區別

  1. 離子交換樹脂出三部分組成:一是網狀結構的高分子骨架.二是連接在骨架上的功能基團,三是和功能基帶相反電荷的可交換離子。三者互為依存、統一於每粒離子交換的珠體之中。離於交換樹脂作為商品,它在運輸、貯藏和使用時往往部含一定量的水份,因此水分子充滿於每粒離子交換樹脂的骨架、功能基和反離子之間。

  2. 採用常規的懸浮聚合方法,可製得凝膠型的離子交換樹脂,產品一般是透明的、無孔的,樹脂吸水後樹脂相內產生微孔。採用制孔技術可製得大孔型離子交換樹脂,它不同於凝膠樹脂,不論大孔樹脂是處於干態或濕態、收縮或溶脹,都存在著比凝膠型樹脂更多、更大的孔道,比表面也就更大,有利於離子的遷移擴散,提高交換速率和工作效率

  3. 與離子交換樹脂相比較,吸附樹脂的組成中不存在功能基及功能基的反離子,它類似於不含功能基及功能基反離子的大孔樹脂,在製造時往往投入更多的交聯劑和更嚴格地選用致孔劑,以合成具有更大比表而積的不同孔徑、不同孔容和不同比表面積的吸附樹脂。

  4. 根據所帶的功能基的特性,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和其它樹脂。帶有酸性功能基、並能與陽離子進行交換的稱為陽離子交換樹脂,帶有鹼性功能基並能與陰離子進行交換的稱為陰離子交換樹脂。基於功能基上酸、鹼有強弱之分,離子交換樹脂又可細分為強酸性(一SO,H)、中強酸(一PO(OH))及弱酸性(—COOH)、強鹼(一N+R,Cl)、弱鹼性(一NH,,—NRH,-NR)離子交換樹脂。在強鹼性離子交換樹脂中將含有[(N+(CH2)C1)]的樹脂叫強鹼I型樹脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0HD]的樹脂叫強鹼Ⅱ型樹脂。帶有鰲合基、氧化還原基、陽陰兩性基的樹脂;分別稱為鰲合樹脂、氧化還原樹脂和兩性樹脂。上述樹脂通常都用酸、鹼、鹽再生,而弱酸弱鹼的兩性樹脂可用熱水再生,故弱酸弱鹼的兩性樹脂又稱熱再生樹脂.

  5. 吸附樹脂可以大體上分為非極性吸附劑、中極性和強極性吸附劑三大類。非極性吸附樹脂是偶極矩很小的單體聚合製得並不帶任何功能基的吸附樹脂。苯乙烯——二乙烯苯體系的吸附劑是非極性吸附樹脂的代表。這類非極性吸附樹脂的孔表面的疏水性很強,最適於從極性溶劑(如水)中吸附非極性的有機物。中極性吸附材脂是含酯基的吸附樹脂。例如,丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與雙甲基丙烯酸乙二醇酯等交聯劑共聚的吸附劑,其孔表面疏水和親水部分共有,既可用於極性溶劑中吸附非極性物質,也可用於非極性溶劑中吸附極性物質。強極性(或稱極性)吸附樹脂是指含醯氨基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹脂,它適用於非極性溶劑中吸附極性物質。有時,將含氮、氧、硫等配體的離子交換樹脂也稱為強極性吸附樹脂,因此,離子交換樹脂和強極性吸附樹脂之間沒有嚴格的界限。

⑵ 離子交換樹脂的交換原理

離子交換樹脂的內部結構,由三部分組成,分別是:

1、高分子骨。

由交聯的高分子聚合物組成;

2、離子交換基團。

它連在高分子骨架上,帶有可交換的離子(稱為反離子)的離子型官能團或帶有極性的非離子型官能團;

3、孔。

它是在干態和濕態的離子交換樹脂中都存在的高分子結構中的孔(凝膠孔)和高分子結構之間的孔(毛細孔)。

在交聯結構的高分子基體(骨架)上,以化學鍵結合著許多交換基團。這些交換基團也是由兩部分組成:固定部分和活動部分。

交換基團中的固定部分被束縛在高分子的基體上,不能自由移動,所以稱為固定離子;交換基團的活動部分則是與固定離子以離子鍵結合的符號相反的離子,稱為反離子或可交換離子。反離子在溶液中可以離解成自由移動的離子,在一定條件下,它能與符號相同的其他反離子發生交換反應。

1、離子交換的選擇性定義:

離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一,有些離子易被交換樹脂吸附,但吸著後要置換下來就比較困難;而另一些離子很難被吸著,但被置換下來卻比較容易,這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。

離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說,離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子,則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中,原子序數較大的離子其水合半徑較小,陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於強酸性陽離子交換樹脂來說,它對一些離子的選擇性順序為:Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。離子交換反應是可逆反應,但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的,而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。

2、以001×7強酸陽離子交換樹脂為例說明:

001×7強酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂,其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道,孔道裡面充滿了水分子,在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當原水當中的Ca2+,Mg2+等陽離子-擴散到樹脂的孔道中時,由於該樹脂對Ca2+,Mg2+等陽離子選擇性強於對H+的選擇性,所以H+就與進入樹脂孔道中的Ca2+,Mg2+等陽離子發生快速的交換反應,Ca2+,Mg2+等陽離子被固定到樹脂交換基團上面,被交換下來的H+向樹脂的孔道中-擴散,最終擴散到水中。

(1)邊界水膜內的擴散

水中的Ca2+,Mg2+等陽離子向樹脂顆粒表面遷移,並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層,到達樹脂表面;

(2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散)

Ca2+,Mg2+等陽離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔,並進行擴散,到達交換點;

(03)離子交換

Ca2+,Mg2+等陽離子與樹脂基團上的可交換的H+進行交換反應;

(4)交聯網孔內的擴散

被交換下來的H+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散。

(5)邊界水膜內的擴散

最終擴散到水中。

鑒於離子交換樹脂反應的可逆性,反應後的樹脂通過處理,重新轉化為原來的離子交換樹脂,這樣又可以進入下一循環,其循環次數視所用樹脂類型不同而定。

⑶ 離子交換樹脂如何概述

離子抄交換樹脂的結構是怎樣的?

離子交換樹脂主要由高分子骨架和活性基團兩部分組成。

(1)高分子骨架 高分子骨架也稱母體結構。它是具有網狀結構,不溶於酸或鹼的高分子化合物。高分子骨架按其聚合單體,可以分為苯乙烯型和丙烯酸型等。

(2)活性基團 活性基團是由牢固地結合在高分子骨架上不能自由移動的官能團離子和可以自由移動的可交換離子兩部分組成的:


  1. 官能團離子。官能團離子決定著離子交換樹脂的「酸性」或「鹼性」和交換能力的強弱。

  2. 官能團是強酸性的,就叫強酸性離子交換樹脂。官能團離子是強酸性的,就叫強鹼性離子交換樹脂。

  3. 同樣,按官能團離子的性質,還有弱酸的、弱鹼和其他類型的離子交換樹脂

  4. 可交換離子現代交換理論,把離子交換樹脂看作是一種膠體型物質,高分子骨架是「膠核」,活性基團則作為高分子骨架的「雙電層」。其中官能團和部分交換離子組成「吸附層」,另一部分可交換離子組成「擴散層」。由於可交換離子是可以自由移動的,因而可以與水中同符號的離子發生交換反應。


如果離子交換樹脂上的可交換離子為陽離子,就叫H型陽離子交換樹脂。同樣,如果可交換離子為陰離子,就叫OH型陰離子交換樹脂。其餘可依此類推

⑷ 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程:

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中,含有的金屬陽離子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換,使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的H+交換到水中,(即為陽離子交換樹脂原理)。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團,在水中易生成OH-離子)上的OH-進行交換,水中陰離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的OH-交換到水中,(即為陰離子交換樹脂原理)。而H+與OH-相結合生成水,從而達到脫鹽的目的。

(4)離子交換樹脂骨架擴展閱讀:

離子交換樹脂使用方法:

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目,有些可達到50目,因此在使用前要先乾燥,粉碎,過篩,通常乾燥時在烘箱中進行,亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行,粉碎時不要分得過細,否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理,然後用10倍體積的水洗,再用10倍量4%鹽酸處理,最後用蒸餾水洗至中性,然後將氯型轉化成OH型,再轉化成氯型,最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可,不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中,加水充分攪拌除掉氣泡,靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後,傾去上層泥狀顆粒;反復操作直至上層液澄清後,即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲,用玻璃棒將其壓平,將樹脂倒入柱子中,還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液,以適當流速通過柱子,亦可將樣品溶液反復通過柱子,直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來,常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等,可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

⑸ 吸附樹脂和離子交換樹脂有區別嗎,是一樣的嗎

吸附樹脂和離子交換樹脂有區別嗎,是一樣的嗎?

  1. 離子交換樹脂出三部分組成:一是網狀結構的高分子骨架.二是連接在骨架上的功能基團,三是和功能基帶相反電荷的可交換離子。三者互為依存、統一於每粒離子交換的珠體之中。離於交換樹脂作為商品,它在運輸、貯藏和使用時往往部含一定量的水份,因此水分子充滿於每粒離子交換樹脂的骨架、功能基和反離子之間。

  2. 採用常規的懸浮聚合方法,可製得凝膠型的離子交換樹脂,產品一般是透明的、無孔的,樹脂吸水後樹脂相內產生微孔。採用制孔技術可製得大孔型離子交換樹脂,它不同於凝膠樹脂,不論大孔樹脂是處於干態或濕態、收縮或溶脹,都存在著比凝膠型樹脂更多、更大的孔道,比表面也就更大,有利於離子的遷移擴散,提高交換速率和工作效率

  3. 與離子交換樹脂相比較,吸附樹脂的組成中不存在功能基及功能基的反離子,它類似於不含功能基及功能基反離子的大孔樹脂,在製造時往往投入更多的交聯劑和更嚴格地選用致孔劑,以合成具有更大比表而積的不同孔徑、不同孔容和不同比表面積的吸附樹脂。

  4. 根據所帶的功能基的特性,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和其它樹脂。帶有酸性功能基、並能與陽離子進行交換的稱為陽離子交換樹脂,帶有鹼性功能基並能與陰離子進行交換的稱為陰離子交換樹脂。基於功能基上酸、鹼有強弱之分,離子交換樹脂又可細分為強酸性(一SO,H)、中強酸(一PO(OH))及弱酸性(—COOH)、強鹼(一N+R,Cl)、弱鹼性(一NH,,—NRH,-NR)離子交換樹脂。在強鹼性離子交換樹脂中將含有[(N+(CH2)C1)]的樹脂叫強鹼I型樹脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0HD]的樹脂叫強鹼Ⅱ型樹脂。帶有鰲合基、氧化還原基、陽陰兩性基的樹脂;分別稱為鰲合樹脂、氧化還原樹脂和兩性樹脂。上述樹脂通常都用酸、鹼、鹽再生,而弱酸弱鹼的兩性樹脂可用熱水再生,故弱酸弱鹼的兩性樹脂又稱熱再生樹脂.

  5. 吸附樹脂可以大體上分為非極性吸附劑、中極性和強極性吸附劑三大類。非極性吸附樹脂是偶極矩很小的單體聚合製得並不帶任何功能基的吸附樹脂。苯乙烯——二乙烯苯體系的吸附劑是非極性吸附樹脂的代表。這類非極性吸附樹脂的孔表面的疏水性很強,最適於從極性溶劑(如水)中吸附非極性的有機物。中極性吸附材脂是含酯基的吸附樹脂。例如,丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與雙甲基丙烯酸乙二醇酯等交聯劑共聚的吸附劑,其孔表面疏水和親水部分共有,既可用於極性溶劑中吸附非極性物質,也可用於非極性溶劑中吸附極性物質。強極性(或稱極性)吸附樹脂是指含醯氨基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹脂,它適用於非極性溶劑中吸附極性物質。有時,將含氮、氧、硫等配體的離子交換樹脂也稱為強極性吸附樹脂,因此,離子交換樹脂和強極性吸附樹脂之間沒有嚴格的界限。

⑹ 離子交換樹脂的結構分析

紅外——考察基團結構;元素分析——分析元素組成;核磁共振和交換容量等都做做看

⑺ 什麼是離子交換樹脂

離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分版子化合物。權通常是球形顆粒物。
離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種,凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂,在全名稱前加「大孔」。分類屬酸性的應在名稱前加「陽」,分類屬鹼性的,在名稱前加「陰」。如:大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 (或再分出中強酸和中強鹼性類)。

⑻ 離子交換樹脂的物理結構

離子樹脂常分為凝膠型和大孔型兩類。
凝膠型樹脂的高分子骨架,在乾燥的情況下內部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹,在大分子鏈節間形成很微細的孔隙,通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤樹脂的平均孔徑為2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。這類樹脂較適合用於吸附無機離子,它們的直徑較小,一般為0.3~0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質,因後者的尺寸較大,如蛋白質分子直徑為5~20nm,不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。
大孔型樹脂是在聚合反應時加入致孔劑,形成多孔海綿狀構造的骨架,內部有大量永久性的微孔,再導入交換基團製成。它並存有微細孔和大網孔(macro-pore),潤濕樹脂的孔徑達100~500nm,其大小和數量都可以在製造時控制。孔道的表面積可以增大到超過1000m2/g。這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件,縮短了離子擴散的路程,還增加了許多鏈節活性中心,通過分子間的范德華引力(van de Waals force)產生分子吸附作用,能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質,擴大它的功能。一些不帶交換功能團的大孔型樹脂也能夠吸附、分離多種物質,例如化工廠廢水中的酚類物。
大孔樹脂內部的孔隙又多又大,表面積很大,活性中心多,離子擴散速度快,離子交換速度也快很多,約比凝膠型樹脂快約十倍。使用時的作用快、效率高,所需處理時間縮短。大孔樹脂還有多種優點:耐溶脹,不易碎裂,耐氧化,耐磨損,耐熱及耐溫度變化,以及對有機大分子物質較易吸附和交換,因而抗污染力強,並較容易再生。

⑼ 什麼叫離子交換樹脂

離子交換樹脂就是指用化學合成法將高分子共聚物製成的有機單體顆粒的離子交換劑。由交聯的結構骨架、以化學鍵結合在骨架上的固定離子基團和以離子鍵與固定基團以相反符號電荷結合的可交換離子。

⑽ 為什麼聚苯乙烯可作為離子交換樹脂骨架

PS結構具有交聯網狀結構,穩定性好,不易破碎,耐高溫,耐腐蝕等。

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