成都森格爾環??萍加邢薰?/span>
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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)等堿性基團,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
以氯化鈉(NaCl)代表水中無機鹽類,離子交換樹脂工作原理(即水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達):
陽離子交換樹脂:R—H+Na+ R—Na+H+
陰離子交換樹脂:R—OH+Cl- R—Cl+OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成:
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
由此可看出,水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代,而反應生成物只有H2O,故達到了去除水中鹽的作用。
以上,又稱為陰陽離子交換樹脂原理
離子交換樹脂作用主要是“離子交換法”制取純水:原水中的各種無機鹽電離生成的陽(鈣、鎂、銅、鈉等金屬離子)、陰離子(碳酸根、硝酸根、硫酸根等非金屬離子),經過陽、陰樹脂層(離子交換柱內的交換離子劑)時,跟樹脂上的氫離子和氫氧根離子發生置換反應,而被樹脂吸附,從樹脂上置換下來的氫離子和氫氧根離子結合成了水分子(H2O),從而取得去除水中無機鹽類的效果,達到制取脫鹽純水的目的。
由于離子交換作用是可逆的,因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或堿進行洗滌,可恢復到原狀態而重復使用,這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理,進行再生。
為此離子交換樹脂可理解成用化學合成法將高分子共聚物制成的有機單體顆粒的離子交換劑,是軟化水水處理離子交換樹脂。
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,因此在使用前要先干燥,粉碎,過篩,通常干燥時在烘箱中進行,亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的干燥器中進行,粉碎時不要分得過細,否則影響實驗收率。
2、預處理。強堿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(是樹脂轉化成OH型),然后用10倍體積的水洗,再用10倍量4%鹽酸處理(是樹脂轉化成氯型),Z后用蒸餾水洗至中性,然后將氯型轉化成OH型,再轉化成氯型,Z后用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱堿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。將處理好的樹脂至于燒杯中,加水充分攪拌除掉氣泡,靜置幾分鐘待樹脂大部分沉降后,傾去上層泥狀顆粒;反復操作直至上層液澄清后,即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃絲,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。將樣品配制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、強堿、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。
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