离子交换树脂板结原因
① 离子交换树脂低盐上样的原因,哪位好心人回答一下哦。谢谢!
因为离子交换树脂是靠其交换基团来起作用的,一定量的交换树脂所具有的交换能力是版一定的。盐的浓度越高,树脂权达到饱和时所能处理的液体的量就越少。这样,就必须对树脂进行频繁的再生处理,或将树脂的用量增大。这样都可能使得经济上不合算。
因此,在含盐量高时,建议先用其他方法见含盐量降低,如反渗透、电渗析或化学沉淀等。
但是,对于一些物料,有可能没有合适的方法使其盐含量降低,也只好选用离子交换树脂来进行处理。
② 离子交换树脂的工作原理
离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程:
离子交换树脂作用环境中的水溶液中,含有的金属阳离子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换,使得溶液中的阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中,(即为阳离子交换树脂原理)。
水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团,在水中易生成OH-离子)上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-交换到水中,(即为阴离子交换树脂原理)。而H+与OH-相结合生成水,从而达到脱盐的目的。
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离子交换树脂使用方法:
1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目,有些可达到50目,因此在使用前要先干燥,粉碎,过筛,通常干燥时在烘箱中进行,亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行,粉碎时不要分得过细,否则影响实验收率。
2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理,然后用10倍体积的水洗,再用10倍量4%盐酸处理,最后用蒸馏水洗至中性,然后将氯型转化成OH型,再转化成氯型,最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可,不必洗至中性。
3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中,加水充分搅拌除掉气泡,静置几分钟待树脂大部分沉降后,倾去上层泥状颗粒;反复操作直至上层液澄清后,即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝,用玻璃棒将其压平,将树脂倒入柱子中,还要注意防止气泡产生。
4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液,以适当流速通过柱子,亦可将样品溶液反复通过柱子,直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。
5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来,常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等,可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。
6、树脂再生。
③ 离子交换树脂鉴别实验树脂变色的原因
离子交换树脂为什么会变色?
离子交换树脂是一种离子物质,在运输、储存或者是使用中,专可能属会接触到一些其他的物质,离子交换树脂会变色主要就是因为与其他物质发生接触,导致离子形态发生变化,从而导致树脂变色,树脂被污染也会导致树脂变色。
离子交换树脂变色的因素有哪些?
1.温度:一般树脂在长时间在高温的环境中储存,就会有一定的残留物渗漏,导致树脂颜色变深或者泛红,如果在使用时温度达到180℃甚至更高,那么树脂就会发生老化,颜色也会变黄。
2.污染:一般树脂被污染之后,树脂的颜色就会发生一定变化,树脂被污染而发生变色是最为常见的一种,比如说001*7树脂,在被氧化剂污染时,树脂的颜色就会明显变淡,再比如201*7,被铁污染或者有机物污染时,颜色会加深,严重可能会变为黑色。
3.树脂在使用的过程中,树脂的吸附能力越来越少,树脂的颜色也会越来越淡,而树脂再生时,树脂的颜色就会越来越深,这个是属于正常现象,只要产水质量没有问题就可以继续使用。
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④ 影响离子交换树脂的因素
1.悬浮物和油脂 水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙,油脂会包住树脂颗粒,它们都会使交换能力下降。
2.有机物 废水中某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很强,一旦结合就很难再生,结果降低树脂的再生率和交换能力,例如高分子有机酸与强碱性季胺基团的结合力就很大,难于洗脱。
3.高价金属离子 废水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高价金属离广可能导致树脂中毒。当树脂受铁离子中毒时,会使树脂的颜色变深。高价金属离子易为树脂吸附,再生时难于把它洗脱下来,结果会降低树脂的交换能力。为了恢复树脂的交换能力可用高浓度酸液长时间浸泡。
4.pH值 离子交换树脂是由网状结构的高分子固体与附在母体上许多活性基团构成的不溶性高分子电解质。强酸和强碱树脂的活性基团的电离能力很强,交换能力基本上与pH值无关,但弱酸性树脂在低pH值时不电离或部分电离,因此在碱性条件下,才能得到较大地交换能力。弱碱性树脂在强酸性条件下才能有较大地交换能力。
5.水温 水温高虽可加速离子地交换扩散,但各种离子交换树脂都有一定的允许使用温度范围。水温超过允许温度时,合使树脂交换基团被分解破坏,从而降低树脂的交换能力,所以温度太高时,应进行降温处理。
6.氧化剂 废水中如果含有氧化剂(如Cl2,O2,H2Cr2O7)时,会使树脂氧化分解。强碱阴树脂容易被氧化剂氧化,使交换基团变成非碱性物质,可能完全丧失交换能力。氧化作用也会影响交换树脂的母体,使树脂加速老化,结果使交换能力下降。为了减轻氧化剂对树脂的影响,可选用交联度大的树脂或加入适当的还原剂。
⑤ 离子交换树脂为什么要进行活化
离子抄交换树脂在长期使用袭中易受悬浮物质、胶体物质、有机物、细菌、藻类和铁、锰等的污染,使离子交换能力降低甚至失去.因此,需根据情况对树脂进行不定期的活化处理.
活化方法可根据污染情况和条件而定,一般阳树脂在软化中易受Fe3+污染,可用盐酸浸泡后逐步稀释.阴树脂易受有机物污染,可用10%NaCl+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗.必要时可用1%双氧水溶液浸泡数分钟,也可采用酸、碱交替处理法,漂白处理法,酒精处理法和各种灭菌法进行处理.
⑥ 离子交换树脂受污染的原因有哪些
离子交换在运行过程中,如果发现颜色变深;树脂交换容量不断地下降;清洗水不断地增加;出水水质变差;周期性制水容量不断地下降等现象,可以认为树脂受到污染。污染的原因主要有:
(1).有机物引起的污染 有机物质在水中往往带有负电,成为
阴离子交换树脂
污染的主要物质.有机物主要存在于天然水中的腐殖酸,胶团性的有机杂质,相对分子质量从500到5000的高分子化合物以及多元有机羚酸等,这些物质吸附在树脂上,有的占据或者结合了树脂上的活性基团,有的使树脂的强碱活性基团碱性降低而降解,使树脂降低了 离子交换能力。这类污染从COD的监测中可以检出。
(2).油脂引起的污染水中往往含有油类物类物质,形成膜状物,堵塞或包裹了树脂的微孔中的活性基团进行离子交抽象.
(3).悬浮物引起的污染水中悬浮物质,紧裹着树脂表面的液膜层,从而隔断了树脂的离子交换过程,使树脂受到污染,这种污染以
阳离子交换树脂
为多。
(4).胶体物质引起的污染 水中胶体颗粒常带负离子,使阴离子交换树脂受到污染,胶体物质中以胶体硅对树脂的危害最大,它吸附并在树脂的表面上聚合,阻止树脂进行离子交换.
(5).高价金属离子引起的污染 原水中的高价金属离子(如混凝剂中高价金属离子的后移等),如A13+、Fe3+等圹散进入阳离子交换树脂的内部,同于这些高价金属离子的交换势能高,与树脂中的固定离子-SO32-牢固结合形成AL(SO3)3、Fe(SO3)3等,从而使用这部分的固定离子失去作用,丧失了离了子交换能力。
(6).再生剂不纯引起的污染 离子交换树脂的再生剂不纯往往混有许多杂质,龙其是烧碱(NaOH)中的杂质甚多,如Fe3+纯、NaCl、Na2CO3等,对阴离子交换树脂的污染最为严重。
此外,细菌,藻类以及水中含氮,氨基酸之类物质等也会不同程度地使树脂受到污染。
⑦ 离子交换树脂的原理
离子交换抄树脂是人工合成的颗粒状有机高分子化合物,有交换剂本体(有机高聚物,用R表示)和交换基团两部分组成。可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类
可以通过硬水处理的过程来理解。硬水先后通过分别装有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的离子交换柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等阳离子和Clˉ等阴离子先后与交换树脂中德H+和OHˉ起例子交换作用,从而软化硬水。例子方程式为
阳离子交换树脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
阴离子交换树脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ
⑧ 离子交换树脂的问题
树脂在未使用之前,可能会含有一定的杂质,当树脂使用的时候,杂质也会随着树脂一起进入溶液中,影响产水的水质,严重可能会导致树脂失效,为了防止这些有机物和无机的杂质影响出水质量效率,因此对新树脂要进行预处理。还可以考虑在离子交换树脂后,再加混床树脂,如果要求达到18兆欧,可以使用抛光树脂。
树脂预处理的方法有哪些?1.对出厂很久的离子交换树脂,需要用饱和食盐浸泡处理,处理后冲洗至清,再进行再生。2.弱碱树脂预处理,将树脂用温水浸泡4-8小时后,用水洗至PH=6再用,2-4%氢氧化钠浸泡4-8小时,用水洗至中性,待用。3.应用于医药、食品行业的树脂,预处理最好先用乙醇浸泡,而后再用酸碱进行交替处理,大量清水淋洗至中性待用。4.预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱,决定于使用时所要求的离子型式。5.为了保证所要求的离子型式的彻底转换,所用的酸、碱应是过量的。6.各种树脂因品种、用途不一,预处理的方法也有区别,预处理时的酸碱浓度及接触时间等,可具体参考各型号树脂的介绍。
预处理有哪些注意事项?
1.预处理时的用水必须使用干净的水,一般使用除盐水或者软化水,因为如果使用生活用水清洗树脂,生活用水中含有一定的污染物,这些污染物也会对树脂造成污染,树脂的预处理就没有意义了,而且阴树脂非常容易被污染。
2.预处理浸泡时,使用的液体体积一般是树脂体积的两倍,防止树脂浸泡不完全的情况出现,也必须要使用干净的水。
3.如果是小型制水制备,树脂可以不用进行预处理,直接使用再生制水,使用2倍的再生剂,对树脂进行再生,然后用干净的水清洗树脂就可以了。
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⑨ 离子交换树脂选择性与其影响因素详细
离子交来换树脂是一种高分子化自合物,多数用于水处理过程中。
离子交换树脂的选择性
水中的各种离子在和离子交换树脂进行交换时所表现出来的能力是不一样的,很容易被置换下来的离子却有可能难以被树脂吸附,然而很难被置换下来的离子却又有可能很容易的被树脂吸附,这种性能即被称作为离子交换树脂的选择性。
影响离子交换树脂选择性的三大因素
一.
离子被离子交换树脂吸附的容易与否,取决于离子所带电荷的多少。离子带的电荷越少,越不容易被吸附。举例来说,一价离子和二价离子相比较,一价电子不易被吸附,而二价离子则相对容易被吸附。
二. 当离子所带电荷量相同时,比较容易被吸附的是原子序较大的离子,而原子序较小的离子则相对不容易被吸附。
三. 溶液的稀释情况一样可以影响树脂的吸附。浓溶液同稀溶液相比较而言,浓溶液则使得原本不易被吸附的低价离子相对的容易被树脂所吸附。
离子交换树脂的选择性,对于分析和判断化学水处理过程是很重要的。罗门哈斯公司是专业生产树脂的知名企业,在树脂产品领域具有非常领先的科技。
⑩ 离子交换树脂的原理及应用是什么
原理
离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团。一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水中的钙镁离子含量高时,离子交换树脂可以释放出钠离子,功能基团与钙镁离子结合,这样水中的钙镁离子含量降低,水的硬度下降。硬水就变为软水,这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后,树脂的软化能力下降,可以用氯化钠溶液流过树脂,此时溶液中的钠离子含量高,功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合,这样树脂就恢复了交换能力,这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要, 软化水设备的标准工作流程主要包括:工作(有时叫做产水,下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近,只是由于实际工艺的不同或控制的需要,可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中,全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。
反洗:工作一段时间后的设备,会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物,把这些污物除去后,离子交换树脂才能完全曝露出来,再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入,从顶部流出,这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐(再生):即将盐水注入树脂罐体的过程,传统设备是采用盐泵将盐水注入,全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中,盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好,所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生,这个过程一般需要30分钟左右,实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗(置换):在用盐水流过树脂以后,用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗,由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换,根据实际经验,这个过程中是再生的主要过程,所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同,即30分钟左右。
快冲洗:为了将残留的盐彻底冲洗干净,要采用与实际工作接近的流速,用原水对树脂进行冲洗,这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下,快冲洗过程为5-15分钟。
应用
1)水处理
水处理领域离子交换树脂的需求量很大,约占离子交换树脂产量的90%,用于水中的各种阴阳离子的去除。目前,离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上,其次是原子能、半导体、电子工业等。
2)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。例如:高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后,再经水解反应,产生葡萄糖与果糖,而后经离子交换处理,可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。
3)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。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。
4)合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱,同样可进行上述反应,且优点更多。如树脂可反复使用,产品容易分离,反应器不会被腐蚀,不污染环境,反应容易控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制备,就是用大孔型离子交换树脂作催化剂,由异丁烯与甲醇反应而成,代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5)环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前,许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
6)湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
其他补充:
离子交换技术有相当长的历史,某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是,随着现代有机合成工业技术的迅速发展,研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂,并开发了多种新的应用方法,离子交换技术迅速发展,在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种,年产量数十万吨。
在工业应用中,离子交换树脂的优点主要是处理能力大,脱色范围广,脱色容量高,能除去各种不同的离子,可以反复再生使用,工作寿命长,运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术,如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等,各具独特的功能,可以进行各种特殊的工作,是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。
离子交换树脂的应用,是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题,是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。
离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯),通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架,再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。
离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状,也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3~1.2mm 范围内,大部分在0.4~0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性),化学性质也很稳定,在正常情况下有较长的使用寿命。
离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团,它即是交换官能团,在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH-或Cl-),同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换,从而将溶液中的离子分离出来。
离子交换树脂的品种很多,因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性,适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。