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阴离子交换树脂采用高纯碱、工业碱再生比较 

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阴离子交换树脂采用高纯碱、工业碱再生比较  离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂（如沸石） 和有机离子交换剂。有机离子交换剂又称离子交换树脂。在第二次世界大战中， 美国获得了化学与物理性能较缩聚型离子交换树脂稳定而且经济的苯乙烯系和 丙烯酸系加聚型离子交换树脂合成的。 它开创了当今离子交换树脂制造方法 的基础。 我国在 1950 年以后开始离子交换树脂的研究，1958 年，离子交换树脂在国 内正式投入工业化生产。目前，我国离子交换树脂生产的品种已超过 60 种，质 量不断提高，在我国的经济建设中起着重要的作用。 一、离子交换树脂简介 离子交换树脂简介离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行 的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便 会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等 价离子回溶液中。 离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为 0.1~1mm，其离子交换 能力依其交换能力特征可分： （1） 强酸型阳离子交换树脂： 主要含有强酸性的反应基如磺酸基 （－SO3H） ， 此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。 （2）弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH 基），此 离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如 Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如 Ca2+、K+等无法进行交换。 （3）强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐 官能基之－N+(CH3)3，在氢氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释 出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。阴离子交换树脂采用高纯碱、工业碱再生比较  （4）弱碱型阴离子交换树脂：具有较弱的反应基如氨基，仅能去除强酸中 的阴离子如 SO42-，Cl－或 NO3－，对于 HCO3－，CO32－或 SiO42－则无法去除。 不论是离子交换树脂或是沸石，都有其一定的可交换基浓度，称为离子交换 容 量 (ion exchange capacity) 。 对 阳 离 子 交 换 树 脂 而 言 ， 大 约 在 200~500meq/100g。因为阳离子交换为一化学反应，故必须遵守质量平衡定律。 平衡定律中 K 值的大小代表离子的相对趋势，K 值愈大，离子愈易被交换，因此 离子交换树脂倾向于交换下列离子（1）具有高电荷，（2）具有较小的水合体积 的离子，（3）具较大极性之离子，（4）与交换基反应较强的离子，（5）不易 与其它离子形成错合物的离子。对具有强反应基的强酸性阳离子交换树脂（如含 磺酸基，-SO3H）而言，交换趋势可以由下列顺序表示：第 2 页 共 9 页 常州工程职业技术学院毕业设计 Ba2+＞Pb2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg2+＞Ag+＞ Cs+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+ 如果是弱反应基的弱酸性阳离子交换树脂， H+离子的位置是反应基的强度向 左移动。 对具有强反应基的强碱性阴离子交换树脂而言， 交换趋势可以由下列顺序表 示： SO42-＞I－＞NO3－＞CrO42-＞Br－＞Cl－＞OH－ 如果是弱反应基的弱碱性阴离子交换树脂， OH－离子的位置是反应基的强度 向左移动。 离子交换的方法常用于水或废水的处理中，常见的实例如（1）硬水软化处 理：是环境工程上常见的用途之一，将水中形成硬度的钙、镁等离子与离子交 换树脂上的钠离子进行交换，以软化水质；（2）除矿：利用离子交换法去除水 中所有的阳离子及阴离子；（3）去除、回收废水中的重金属，例如电镀工厂之 废水中所含有的锌、铜、镉等，都具有回收的价值。 当离子交换树脂达到饱和后， 阳离子交换树脂可以利用强的无机酸如盐酸或 硫酸再生，阴离子交换树脂则可以利用强碱如氢氧化钠予以再生。然儿离子交换 树脂再生后的性能受再生剂纯度的影响。在我国，在再生阴离子交换树脂时，许 多电厂仍习惯采用隔膜法生产的工业用氢氧化钠，其中的杂质成分如氯离子、氯 酸根 、铁离子以及碱中含有的沉积物、油等有机物等均会对树脂冉生后的性能 产生很大的影响 。 而影响液碱冉生后阴离子交换树脂性能的 正是这些离子，这势必会对冉生 后树脂的性能产生*的影响。 二．杂质对再生后性能的影响 [1] 1 Cl—的影响 1．1 对阴离子交换树脂再生的影响阴离子交换树脂采用高纯碱、工业碱再生比较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。
树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类  (或再分出中强酸和中强碱性类)。
离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，及根据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。
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。