陰離子交換樹脂采用高純堿、工業堿再生比較 

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陰離子交換樹脂采用高純堿、工業堿再生比較  離子交換劑是一類能發生離子交換的物質，分為無機離子交換劑（如沸石） 和有機離子交換劑。有機離子交換劑又稱離子交換樹脂。在第二次世界大戰中， 美國獲得了化學與物理性能較縮聚型離子交換樹脂穩定而且經濟的苯乙烯系和 丙烯酸系加聚型離子交換樹脂合成的。 它開創了當今離子交換樹脂制造方法 的基礎。 我國在 1950 年以后開始離子交換樹脂的研究，1958 年，離子交換樹脂在國 內正式投入工業化生產。目前，我國離子交換樹脂生產的品種已超過 60 種，質 量不斷提高，在我國的經濟建設中起著重要的作用。 一、離子交換樹脂簡介 離子交換樹脂簡介離子交換法(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 0.1~1mm，其離子交換 能力依其交換能力特征可分： （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堿中的陽離子如 Ca2+、Mg2+，對于強堿中的離子如 Ca2+、K+等無法進行交換。 （3）強堿型陰離子交換樹脂：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，強堿型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。陰離子交換樹脂采用高純堿、工業堿再生比較  （4）弱堿型陰離子交換樹脂：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－，對于 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。 平衡定律中 K 值的大小代表離子的相對趨勢，K 值愈大，離子愈易被交換，因此 離子交換樹脂傾向于交換下列離子（1）具有高電荷，（2）具有較小的水合體積 的離子，（3）具較大極性之離子，（4）與交換基反應較強的離子，（5）不易 與其它離子形成錯合物的離子。對具有強反應基的強酸性陽離子交換樹脂（如含 磺酸基，-SO3H）而言，交換趨勢可以由下列順序表示：第 2 頁 共 9 頁 常州工程職業技術學院畢業設計 Ba2+＞Pb2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg2+＞Ag+＞ Cs+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+ 如果是弱反應基的弱酸性陽離子交換樹脂， H+離子的位置是反應基的強度向 左移動。 對具有強反應基的強堿性陰離子交換樹脂而言， 交換趨勢可以由下列順序表 示： SO42-＞I－＞NO3－＞CrO42-＞Br－＞Cl－＞OH－ 如果是弱反應基的弱堿性陰離子交換樹脂， OH－離子的位置是反應基的強度 向左移動。 離子交換的方法常用于水或廢水的處理中，常見的實例如（1）硬水軟化處 理：是環境工程上常見的用途之一，將水中形成硬度的鈣、鎂等離子與離子交 換樹脂上的鈉離子進行交換，以軟化水質；（2）除礦：利用離子交換法去除水 中所有的陽離子及陰離子；（3）去除、回收廢水中的重金屬，例如電鍍工廠之 廢水中所含有的鋅、銅、鎘等，都具有回收的價值。 當離子交換樹脂達到飽和后， 陽離子交換樹脂可以利用強的無機酸如鹽酸或 硫酸再生，陰離子交換樹脂則可以利用強堿如氫氧化鈉予以再生。然兒離子交換 樹脂再生后的性能受再生劑純度的影響。在我國，在再生陰離子交換樹脂時，許 多電廠仍習慣采用隔膜法生產的工業用氫氧化鈉，其中的雜質成分如氯離子、氯 酸根 、鐵離子以及堿中含有的沉積物、油等有機物等均會對樹脂冉生后的性能 產生很大的影響 。 而影響液堿冉生后陰離子交換樹脂性能的 正是這些離子，這勢必會對冉生 后樹脂的性能產生*的影響。 二．雜質對再生后性能的影響 [1] 1 Cl—的影響 1．1 對陰離子交換樹脂再生的影響陰離子交換樹脂采用高純堿、工業堿再生比較離子交換樹脂都是用有機合成方法制成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過聚合反應生成具有三維空間立體網絡結構的骨架，再在骨架上導入不同類型的化學活性基團(通常為酸性或堿性基團)而制成。
離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。大多數制成顆粒狀，也有一些制成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范圍內，大部分在0.4～0.6mm之間。它們有較高的機械強度(堅牢性)，化學性質也很穩定，在正常情況下有較長的使用壽命。
離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學活性基團，它即是交換官能團，在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH－或Cl－)，同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換，從而將溶液中的離子分離出來。
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堿性和弱堿性兩類  (或再分出中強酸和中強堿性類)。
離子交換樹脂根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂，及根據樹脂的物理結構分為凝膠型和大孔型。
離子交換樹脂的品種很多，因化學組成和結構不同而具有不同的功能和特性，適應于不同的用途。應用樹脂要根據工藝要求和物料的性質選用適當的類型和品種。