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离子交换树脂的工作原理及优缺点分析将离子性官能基结合在树脂(有机高分子)上的材料,称之为 "离子交换树脂". 树脂表面带有磺酸 (sulfonic acid) 者,称为阳离子交换树脂,而带有四级氨离子的,则为阴离子交换树脂。由于离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子,所以经常使用于纯水、超纯水的制造程序中。
树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。按化学反应平衡原理,提高化学反应某一方物质的浓度,可促进反应向另一方进行,故提高再生液浓度可加速再生反应,并达到较高的再生水平。为加速再生化学反应,通常先将再生液加热至 70~80℃。它通过树脂的流速一般为 1~ 2 BV/h .也可采用先快后慢的方法,以充分发挥再生剂的效能。再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时 ( 水量约4BV) ,待洗水排清之后,再用水反洗,至洗出液无色、无混浊为止。
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。离子交换树脂的用途很广,主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。
大孔弱碱性阴离子交换树脂的工业产品中,含有大量低聚合物和无反应单体,还含有铁,铅,铜等无机杂质,如果树脂与水,酸,碱或其他溶液接触,这些物质就会被导入溶液中,从而对出水水质产生影响,因此在使用新树脂之前需要对其进行处理。 用5%的稀盐酸除去,有机杂质是 用4%的稀氢氧化钠溶液除去,近中性洗即可。 用于医药配制的,应当浸泡在乙醇中处理。
阴离子交换树脂出水应该是呈中性的。但是如果前端的H+交换树脂有微量Na+泄漏,就会由于含有微量NaOH而呈弱碱性。强碱性阴离子交换树脂还可以用于除硅,但是在去除的过程中需要进水呈酸性,因为在酸性条件下,水中的硅酸化合物以硅酸分子的形态存在,才能与强碱性树脂进行交换反应。
离子交换树脂对不同离子其交换反应难易程度不同,这种性质称为离子交换树脂的选择性。一般来说,离子交换树脂的选择性与离子所带电荷多少及水合离子半径大小有关。离子所带电荷越多,同价离子的水合离子半径越小,选择性越强,越容易发生交换反应。