離子交換技術(shù)主要內(nèi)容

1、2021-7-311離子交換技術(shù)主要內(nèi)容離子交換技術(shù)主要內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述第二節(jié)第二節(jié) 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 樹脂的種類樹脂的種類第四節(jié)第四節(jié) 離子交換樹脂的命名離子交換樹脂的命名第五節(jié)第五節(jié) 樹脂的物化性質(zhì)樹脂的物化性質(zhì)第六節(jié)離子交換樹脂的制備（簡介）第六節(jié)離子交換樹脂的制備（簡介）第七節(jié)第七節(jié) 離子交換平衡（靜力學(xué)）離子交換平衡（靜力學(xué)）第八節(jié)離子交換動力學(xué)第八節(jié)離子交換動力學(xué)第九節(jié)第九節(jié) 離子交換操作技術(shù)離子交換操作技術(shù)第十節(jié)第十節(jié) 離子交換設(shè)備及工藝計(jì)算離子交換設(shè)備及工藝計(jì)算第十一節(jié)第十一節(jié) 離子交換樹脂的應(yīng)用離子交換樹脂的應(yīng)用第十二節(jié)第十二節(jié) 離子交

2、換樹脂的應(yīng)用離子交換樹脂的應(yīng)用2021-7-312一、離子交換樹脂的發(fā)展離子交換樹脂的發(fā)展離子交換是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象，它離子交換是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象，它普遍存在于萬物的運(yùn)動與變化之中。普遍存在于萬物的運(yùn)動與變化之中。人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中都在自覺不自覺人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中都在自覺不自覺的應(yīng)用著這一過程。但真正確認(rèn)離子交換的應(yīng)用著這一過程。但真正確認(rèn)離子交換現(xiàn)象的，通常都認(rèn)為是兩位英國農(nóng)業(yè)化學(xué)現(xiàn)象的，通常都認(rèn)為是兩位英國農(nóng)業(yè)化學(xué)家家H.S.TompsonH.S.Tompson和和J.T.WayJ.T.Way。第一節(jié)概述第一節(jié)概述2021-7-313 1848 1848年，他們報導(dǎo)，用

3、硫酸銨或碳酸銨處理土壤年，他們報導(dǎo)，用硫酸銨或碳酸銨處理土壤時，銨離子被吸收而析出鈣時，銨離子被吸收而析出鈣。 （土壤實(shí)際上是有顯著效應(yīng)的無機(jī)離子交換劑。）（土壤實(shí)際上是有顯著效應(yīng)的無機(jī)離子交換劑。） 土壤土壤Ca +(NHCa +(NH4 4) )2 2SOSO4 4 = = 土壤土壤NHNH4 4+ + + CaSO + CaSO4 418501850年，他們又作了總結(jié)性工作，并通過試驗(yàn)發(fā)年，他們又作了總結(jié)性工作，并通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了離子交換的一些普遍規(guī)律?，F(xiàn)了離子交換的一些普遍規(guī)律。為離子交換技術(shù)為離子交換技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。18601860年，年，Harms Harms

4、 用天然硅鋁酸鹽合成交換劑，用用天然硅鋁酸鹽合成交換劑，用于處理甜菜。于處理甜菜。19031903年年，甘斯（甘斯（GamsGams）首先把天然的和合成的硅）首先把天然的和合成的硅鋁酸鹽應(yīng)用于工業(yè)軟化水和糖的凈化。鋁酸鹽應(yīng)用于工業(yè)軟化水和糖的凈化。2021-7-31419341934年，年，德國人發(fā)明了磺化煤（除水溶液中的德國人發(fā)明了磺化煤（除水溶液中的Ca2+ Ca2+ 、Mg2+Mg2+）19351935年年，英國人亞當(dāng)斯（，英國人亞當(dāng)斯（B.A.AdamsB.A.Adams）人工合成酚）人工合成酚醛類型的陰、陽離子交換樹脂。醛類型的陰、陽離子交換樹脂。19421942年年，英國人發(fā)明了交

5、聯(lián)的聚乙烯陽離子交換英國人發(fā)明了交聯(lián)的聚乙烯陽離子交換樹脂。樹脂。19491949年年，發(fā)明了聚乙烯陰離子交換樹脂。，發(fā)明了聚乙烯陰離子交換樹脂。以此為基礎(chǔ)，后來又合成了其它性能良好的聚苯以此為基礎(chǔ)，后來又合成了其它性能良好的聚苯乙烯系、聚丙烯酸系樹脂，使離子交換逐步發(fā)展乙烯系、聚丙烯酸系樹脂，使離子交換逐步發(fā)展成為低能耗、高效率的分離技術(shù)。成為低能耗、高效率的分離技術(shù)。2021-7-3156060年代，可檸（年代，可檸（R.KuninR.Kunin）合成了大孔型離子交換）合成了大孔型離子交換樹脂，并很快在美國和法國投入生產(chǎn)。樹脂，并很快在美國和法國投入生產(chǎn)。此樹脂交此樹脂交換容量大、速率高、

6、強(qiáng)度大、應(yīng)用面廣。換容量大、速率高、強(qiáng)度大、應(yīng)用面廣。從而使從而使離子交換樹脂的發(fā)展得到重要突破。離子交換樹脂的發(fā)展得到重要突破。解放前，解放前，我國在離子交換樹脂的研究及應(yīng)用方面我國在離子交換樹脂的研究及應(yīng)用方面完全空白。完全空白。建國后建國后5050多年來得到了飛速的發(fā)展。已在我國的多年來得到了飛速的發(fā)展。已在我國的科學(xué)技術(shù)研究及生產(chǎn)應(yīng)用方面發(fā)揮著巨大的作用?？茖W(xué)技術(shù)研究及生產(chǎn)應(yīng)用方面發(fā)揮著巨大的作用。2021-7-316二、離子交換的主要特點(diǎn)二、離子交換的主要特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （1 1）. .吸附的選擇性高。吸附的選擇性高。 （2 2）. .適應(yīng)性強(qiáng)。（適應(yīng)性強(qiáng)。（可從痕跡到常量）可從痕跡

7、到常量） （3 3）. .多項(xiàng)操作，設(shè)備操作簡單，分離容易。多項(xiàng)操作，設(shè)備操作簡單，分離容易。（通過樹脂后，固液相已實(shí)現(xiàn)分離）。（通過樹脂后，固液相已實(shí)現(xiàn)分離）。不足：不足： （1 1）. .耗用等當(dāng)量的藥品耗用等當(dāng)量的藥品（實(shí)際上大于）。（實(shí)際上大于）。 （2 2）. .生產(chǎn)中輔助時間較長。生產(chǎn)中輔助時間較長。2021-7-317三、離子交換的應(yīng)用領(lǐng)域三、離子交換的應(yīng)用領(lǐng)域最適宜分離提取稀溶液中的貴重金屬離子。最適宜分離提取稀溶液中的貴重金屬離子。濃度濃度可低于可低于500mg/L500mg/L. .1.1.水處理水處理：軟化水，除：軟化水，除CaCa2+2+、 MgMg2+2+ 、CICI

8、、SOSO4 42-2- 、SiOSiO3 32 2、CO3CO32 2等。等。2.2.廢液處理：三廢處理。廢液處理：三廢處理。3.3.脫鹽、制高純水。脫鹽、制高純水。4.4.生物、食品、化工、冶金以及定量分析、催化等。生物、食品、化工、冶金以及定量分析、催化等。2021-7-318四、離子交換劑的分類四、離子交換劑的分類 離子交換劑離子交換劑：凡與溶液中的離子具有交換作用物質(zhì)的統(tǒng)稱：凡與溶液中的離子具有交換作用物質(zhì)的統(tǒng)稱2021-7-3191 1、無機(jī)類：、無機(jī)類：（1 1）天然沸石）天然沸石：天然硅鋁酸鹽有少量：天然硅鋁酸鹽有少量AIAI3+3+進(jìn)入晶體內(nèi)而代替進(jìn)入晶體內(nèi)而代替SiSi，使

9、晶體呈負(fù)一價，具有吸附陽離子的功能。，使晶體呈負(fù)一價，具有吸附陽離子的功能。（2 2）人工合成沸石：控制不同的硅鋁（）人工合成沸石：控制不同的硅鋁（SiOSiO2 2/AI/AI2 2O O3 3）比值、）比值、可合成不同型號的分子篩?？珊铣刹煌吞柕姆肿雍Y。（3 3）天然海綠砂：）天然海綠砂：NaNa2 2O .nAIO .nAI2 2O O3 3 .Fe .Fe2 2O O3 3 xSiO xSiO2 2 .yH .yH2 2O (n .x. O (n .x. y y 為系數(shù)為系數(shù)) )。可提鉀離子?？商徕涬x子。（4 4）分子篩：將含有鋁、硅的堿溶液在較高溫度下進(jìn)行結(jié)晶，）分子篩：將含有鋁

10、、硅的堿溶液在較高溫度下進(jìn)行結(jié)晶，可制得具有規(guī)則結(jié)晶構(gòu)造的分子篩。它具有嚴(yán)格確定的可制得具有規(guī)則結(jié)晶構(gòu)造的分子篩。它具有嚴(yán)格確定的微孔結(jié)構(gòu)與尺寸，主要用作高選擇吸附劑。微孔結(jié)構(gòu)與尺寸，主要用作高選擇吸附劑。2021-7-31102 2、有機(jī)類：、有機(jī)類： （1 1）磺化煤：用煙煤被濃硫酸處理制得，可處理）磺化煤：用煙煤被濃硫酸處理制得，可處理陽離子。如除陽離子。如除Ca2+ Ca2+ 、Mg2+Mg2+。 （2 2）離子交換樹脂：人工合成的高分子聚合物。）離子交換樹脂：人工合成的高分子聚合物。 （3 3）離子交換液。）離子交換液。2021-7-3111第二節(jié)第二節(jié) 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹

11、脂的結(jié)構(gòu) 離子交換樹脂：離子交換樹脂： 是具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子的化合物。是具有特殊結(jié)構(gòu)的高分子的化合物。 外觀：外觀：半徑為半徑為0.30.31.2 mm1.2 mm的的淡黃色或咖啡色淡黃色或咖啡色實(shí)實(shí) 心球；心球； 內(nèi)部：內(nèi)部：放大幾萬倍看，是放大幾萬倍看，是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有無數(shù)，有無數(shù)條四通八達(dá)的通道，里面充滿水。條四通八達(dá)的通道，里面充滿水。2021-7-3112 單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)( (三部分組成三部分組成) )：（1 1）. .立體網(wǎng)狀骨架立體網(wǎng)狀骨架（三維空間），含有高分子聚合體、交（三維空間），含有高分子聚合體、交聯(lián)劑。聯(lián)劑。（2 2）. .交換基團(tuán)（功能團(tuán)）：交換基團(tuán)

12、（功能團(tuán)）：與高分子骨架在一定位置上以與高分子骨架在一定位置上以化學(xué)鍵連接?；瘜W(xué)鍵連接。（3 3）. .功能團(tuán)上所帶的相反電荷的可交換的功能團(tuán)上所帶的相反電荷的可交換的離子和水。離子和水。2021-7-3113結(jié)構(gòu)模型：結(jié)構(gòu)模型：2021-7-3114樹脂構(gòu)成：樹脂構(gòu)成： 離子交換樹脂由惰性骨架離子交換樹脂由惰性骨架( (母體母體) )、固定基團(tuán)及活、固定基團(tuán)及活動離于動離于( (交換離子或稱反離子交換離子或稱反離子) )三部分構(gòu)成：三部分構(gòu)成：2021-7-3115（1）、立體網(wǎng)狀骨架（三維空間）、立體網(wǎng)狀骨架（三維空間）含高分子聚合體、交聯(lián)劑。含高分子聚合體、交聯(lián)劑。 陽離子交換樹脂陽離子

13、交換樹脂，例如氫型、鈉型、鈣型樹脂，簡單，例如氫型、鈉型、鈣型樹脂，簡單表示為表示為R R一一H H、R RNaNa、R RCaCa。 陰離于交換樹脂陰離于交換樹脂 例如氯型、羥基型樹脂，則表示為例如氯型、羥基型樹脂，則表示為R RC1C1、R ROHOH。 R R代表樹脂結(jié)構(gòu)中除活動離子以外的其它部分，即惰性代表樹脂結(jié)構(gòu)中除活動離子以外的其它部分，即惰性骨架與固定基團(tuán)。骨架與固定基團(tuán)。 離子交換樹脂可看作是一種高分子多元酸或向分子多元離子交換樹脂可看作是一種高分子多元酸或向分子多元堿，一種功能高分子。堿，一種功能高分子。2021-7-3116（2 2）、）、交換基團(tuán)交換基團(tuán)（功能團(tuán)）：與高分

14、子骨架在一（功能團(tuán)）：與高分子骨架在一定位置上以化學(xué)鍵連接。定位置上以化學(xué)鍵連接。（3 3）、活動離子、活動離子：功能團(tuán)上所帶的相反電荷的可：功能團(tuán)上所帶的相反電荷的可交換的離子和水。交換的離子和水。 反離子：反離子：離子交換樹脂中的活動離子離子交換樹脂中的活動離子( (即可交換即可交換離子離子) )的電荷與的電荷與固定基團(tuán)相反固定基團(tuán)相反故又稱為反離子；故又稱為反離子； 同離子：同離子：在樹脂或溶液中與樹脂固定基團(tuán)電荷在樹脂或溶液中與樹脂固定基團(tuán)電荷相同的離子，稱為同離子。相同的離子，稱為同離子。2021-7-3117 （一）、高分子骨架（一）、高分子骨架 離子交換樹脂的惰性骨架，由分子量較

15、大的碳離子交換樹脂的惰性骨架，由分子量較大的碳鏈構(gòu)成。鏈構(gòu)成。按骨架不同，離子交換樹脂分加聚型與按骨架不同，離子交換樹脂分加聚型與縮聚型兩類?？s聚型兩類。前者有聚苯乙烯類與丙烯酸類等，前者有聚苯乙烯類與丙烯酸類等，后者酚醛類。后者酚醛類。 惰性骨架是制備離子交換樹脂的中間產(chǎn)品。惰性骨架是制備離子交換樹脂的中間產(chǎn)品。這一合成共聚物俗稱這一合成共聚物俗稱“小白球小白球”。小白球中引入。小白球中引入交換基團(tuán)后，便成為具有離子交換功能的樹脂。交換基團(tuán)后，便成為具有離子交換功能的樹脂。 因此，因此，小白球是離子交換樹脂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)構(gòu)小白球是離子交換樹脂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)構(gòu)架。架。2021-7-3118 1. 1.

16、高分子本體高分子本體：可由苯乙烯、聚苯乙烯、甲基苯：可由苯乙烯、聚苯乙烯、甲基苯烯酸聚合物等有機(jī)物聚合而成。烯酸聚合物等有機(jī)物聚合而成。 2 2、交聯(lián)劑：、交聯(lián)劑：在聚合鏈當(dāng)中起聯(lián)接搭橋作用的物質(zhì)，在聚合鏈當(dāng)中起聯(lián)接搭橋作用的物質(zhì)，它使樹脂中的高分子鏈成為一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它使樹脂中的高分子鏈成為一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 ( (如：二乙烯苯。是以具有雙鍵的單體或帶有兩個如：二乙烯苯。是以具有雙鍵的單體或帶有兩個以上雙鍵的單體在引發(fā)劑的作用下，在含有分散以上雙鍵的單體在引發(fā)劑的作用下，在含有分散劑的水介質(zhì)中，加熱攪拌制得。劑的水介質(zhì)中，加熱攪拌制得。) )2021-7-3119 交聯(lián)度：交聯(lián)度：是交聯(lián)

17、劑加入的重量占樹脂總重量的百分?jǐn)?shù)。是交聯(lián)劑加入的重量占樹脂總重量的百分?jǐn)?shù)。 一般一般8%8%12%12%。 改變交聯(lián)度的大小可調(diào)節(jié)樹脂的物化性質(zhì)。改變交聯(lián)度的大小可調(diào)節(jié)樹脂的物化性質(zhì)。 不同交聯(lián)度的樹脂其含水量不同。不同交聯(lián)度的樹脂其含水量不同。 如：交聯(lián)度如：交聯(lián)度8%8%的每克干樹脂其含水量約的每克干樹脂其含水量約4 4克克 12%12%1 1克克 樹脂吸水、膨脹樹脂吸水、膨脹 當(dāng)滲透壓收縮壓（高分子骨架產(chǎn)生）時達(dá)到平衡當(dāng)滲透壓收縮壓（高分子骨架產(chǎn)生）時達(dá)到平衡 惰性骨架的交聯(lián)度、孔結(jié)構(gòu)惰性骨架的交聯(lián)度、孔結(jié)構(gòu)( (微孔尺寸與孔隙串微孔尺寸與孔隙串) )、密度與、密度與磁性，是影響離子交換

18、樹脂工藝應(yīng)用的重要性能參數(shù)。磁性，是影響離子交換樹脂工藝應(yīng)用的重要性能參數(shù)。2021-7-3120 （二）、交換基團(tuán)（二）、交換基團(tuán) 連連在高分子骨架上帶有可交換離子（反離子）的離在高分子骨架上帶有可交換離子（反離子）的離子型官能團(tuán)（子型官能團(tuán)（SOSO3 3NaNa），或帶有非離子型官能團(tuán)），或帶有非離子型官能團(tuán) 如如N(CHN(CH3 3) )2 2 。陽離子交換基團(tuán)陽離子交換基團(tuán) SOSO3 3H (H (磺酸基團(tuán)磺酸基團(tuán)) )POPO3 3H H2 2（膦酸基團(tuán)）（膦酸基團(tuán)） COOH COOH （羧基）（羧基） OHOH陰離子交換基團(tuán)陰離子交換基團(tuán) NHNH2 2 （伯胺基）（伯胺基

19、） NRHNRH（仲）（仲） NRNR2 2 （叔）（叔） NRNR3 3 （ 季）季）其交換能力由弱到強(qiáng)。其交換能力由弱到強(qiáng)。2021-7-3121 （三）、孔結(jié)構(gòu)（三）、孔結(jié)構(gòu) 樹脂互相交聯(lián)的高分子鏈之間具有空隙。樹脂互相交聯(lián)的高分子鏈之間具有空隙。制備小白球時，若加入石蠟、溶劑汽油等致孔孔劑可制制備小白球時，若加入石蠟、溶劑汽油等致孔孔劑可制得大孔型構(gòu)脂；不加致孔劑則得常規(guī)凝膠型樹脂。得大孔型構(gòu)脂；不加致孔劑則得常規(guī)凝膠型樹脂。凝膠型小白球在干燥狀態(tài)下，若比喻為實(shí)心小球，則加凝膠型小白球在干燥狀態(tài)下，若比喻為實(shí)心小球，則加入致孔劑所得到的大孔型小白球猶如海綿或蜂窩。入致孔劑所得到的大孔型

20、小白球猶如海綿或蜂窩。在顯微鏡下觀察，大孔型小白球如一串串葡萄聚集在一在顯微鏡下觀察，大孔型小白球如一串串葡萄聚集在一起，各串之間有較大的空隙。起，各串之間有較大的空隙。 即即大孔型樹脂是由許多微孔小球構(gòu)成，聚集的微孔大孔型樹脂是由許多微孔小球構(gòu)成，聚集的微孔小球之間有較大的孔隙，因此小球之間有較大的孔隙，因此大孔樹脂也稱巨網(wǎng)樹脂大孔樹脂也稱巨網(wǎng)樹脂。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。2021-7-3122大孔型樹脂結(jié)構(gòu)示意圖大孔型樹脂結(jié)構(gòu)示意圖12021-7-3123大孔型樹脂結(jié)構(gòu)示意圖大孔型樹脂結(jié)構(gòu)示意圖2 2021-7-3124 化學(xué)空：化學(xué)空：互相交聯(lián)的高分子鏈之間具有空隙?；ハ嘟宦?lián)

21、的高分子鏈之間具有空隙。 鏈之間的空隙在充滿水的時候成為分子和離鏈之間的空隙在充滿水的時候成為分子和離子的通道，（一般小于子的通道，（一般小于5nm5nm）, ,稱為化學(xué)空。稱為化學(xué)空。 只有化學(xué)空的樹脂稱為凝膠樹脂。只有化學(xué)空的樹脂稱為凝膠樹脂。 物理空：物理空：在制備時因加入致孔劑，在高聚物在制備時因加入致孔劑，在高聚物形成時因發(fā)生相分離形成的網(wǎng)狀孔穴。形成時因發(fā)生相分離形成的網(wǎng)狀孔穴。 具有網(wǎng)具有網(wǎng)狀物理孔的樹脂狀物理孔的樹脂-大孔樹脂。大孔樹脂。2021-7-3125第三節(jié)第三節(jié) 樹脂的種類樹脂的種類一一、按骨架材質(zhì)不同分：、按骨架材質(zhì)不同分：1 1、聚丙烯型、聚丙烯型2 2、丙烯酸型

22、、丙烯酸型 3 3、酚醛型、酚醛型 4 4、環(huán)氧型、環(huán)氧型 5 5、乙烯吡啶型、乙烯吡啶型 2021-7-3126二、按物理結(jié)構(gòu)不同分（分二、按物理結(jié)構(gòu)不同分（分4類）類）1.1.凝膠型（微孔型）凝膠型（微孔型） 外觀：透明、均相，孔徑外觀：透明、均相，孔徑202040A040A0（1A01A010108cm8cm） 特點(diǎn)：孔道不均勻，有死角，阻力大。特點(diǎn)：孔道不均勻，有死角，阻力大。制造方法簡單，成本低，交換容量較大。制造方法簡單，成本低，交換容量較大。2.2.大孔型（大孔型（MRMR型）型） 大孔樹脂的出現(xiàn)，是樹脂合成技術(shù)的一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。大孔樹脂的出現(xiàn)，是樹脂合成技術(shù)的一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。外觀：非均

23、相，不透明。也是凝膠結(jié)構(gòu)，內(nèi)有毛細(xì)孔道。外觀：非均相，不透明。也是凝膠結(jié)構(gòu)，內(nèi)有毛細(xì)孔道。特點(diǎn)：孔徑大，幾十到上萬埃。特點(diǎn)：孔徑大，幾十到上萬埃。 比表面積比表面積（m m2 2/g/g）幾到幾百。）幾到幾百?？涨豢涨?.5ml/g0.5ml/g?？刮廴灸芰?qiáng)，強(qiáng)度抗污染能力強(qiáng)，強(qiáng)度大，交換容量略小，再生劑用量大（吸附力強(qiáng)、與交換的離子結(jié)合較大，交換容量略小，再生劑用量大（吸附力強(qiáng)、與交換的離子結(jié)合較牢，不易恢復(fù)交換能力），相對成本高。牢，不易恢復(fù)交換能力），相對成本高。2021-7-3127 大孔樹脂與凝膠型樹脂的比較大孔樹脂與凝膠型樹脂的比較 大孔樹脂的微孔比凝膠型樹脂既多又大，因此不僅大

24、孔樹脂的微孔比凝膠型樹脂既多又大，因此不僅交換速度快，而交換速度快，而且耐污染、抗中毒。且耐污染、抗中毒。在在性能上的差異是由其結(jié)構(gòu)決定的性能上的差異是由其結(jié)構(gòu)決定的。 凝膠樹脂的微孔凝膠樹脂的微孔( (孔體積與孔徑孔體積與孔徑) )在干燥狀態(tài)與溶脹狀態(tài)下不同。在干燥狀態(tài)與溶脹狀態(tài)下不同。溶溶脹的凝膠型濕樹脂脹的凝膠型濕樹脂孔徑約孔徑約(2-4)xl0(2-4)xl0-9-9m m。失水、干燥后體積減小，微孔。失水、干燥后體積減小，微孔閉縮。故閉縮。故這種微孔可視為假微孔或暫時微孔這種微孔可視為假微孔或暫時微孔。因此失水干燥的凝膠樹因此失水干燥的凝膠樹脂沒有交換能力。脂沒有交換能力?；蛘哒f凝膠

25、型樹脂的多孔性結(jié)構(gòu)是一種開放性結(jié)構(gòu)。或者說凝膠型樹脂的多孔性結(jié)構(gòu)是一種開放性結(jié)構(gòu)。 大孔樹脂則不同，其孔隙是由致孔劑造成的，因此有比凝膠型樹脂大孔樹脂則不同，其孔隙是由致孔劑造成的，因此有比凝膠型樹脂更多、更大的更多、更大的永久性微孔永久性微孔。 永久性微孔：永久性微孔：指在干、濕、脹、縮等條件變化時，仍能保持一定指在干、濕、脹、縮等條件變化時，仍能保持一定孔結(jié)構(gòu)的孔。孔結(jié)構(gòu)的孔。 大孔樹脂的孔徑比凝膠孔大得多，通常為大孔樹脂的孔徑比凝膠孔大得多，通常為1010-9_-9_1010-5-5，而且，而且其大小、其大小、數(shù)量、分布可在制備時根據(jù)需要予以調(diào)節(jié)。數(shù)量、分布可在制備時根據(jù)需要予以調(diào)節(jié)。2

26、021-7-31283.等孔型等孔型 性能在凝膠型與等孔型之間，孔徑均勻，沒死性能在凝膠型與等孔型之間，孔徑均勻，沒死角。角。 第二代大孔樹脂及隨后出現(xiàn)的第二代大孔樹脂及隨后出現(xiàn)的均孔樹脂尚在研均孔樹脂尚在研究發(fā)展中。究發(fā)展中。4.載體型：載體型：是以硅膠球或玻璃球?yàn)楹诵?，覆以樹脂是以硅膠球或玻璃球?yàn)楹诵?，覆以樹脂層而制得層而制得?021-7-3129三、按交換基團(tuán)及其作用分三、按交換基團(tuán)及其作用分.2021-7-31301.1.強(qiáng)酸型陽樹脂強(qiáng)酸型陽樹脂 帶有磺酸基帶有磺酸基( (一一S03H)S03H)，其酸性相當(dāng)于硫酸、鹽酸等無機(jī)，其酸性相當(dāng)于硫酸、鹽酸等無機(jī)酸。因此類似于固體化硫酸。該

27、類樹脂吸水能力很強(qiáng)。酸。因此類似于固體化硫酸。該類樹脂吸水能力很強(qiáng)。 這是一神廣譜性陽離子交換樹脂，可在溶液這是一神廣譜性陽離子交換樹脂，可在溶液pHpH值值l l一一1414的各種介質(zhì)條件下，與水溶液中的各種陽離子進(jìn)行交的各種介質(zhì)條件下，與水溶液中的各種陽離子進(jìn)行交換。功能基在完全交換即失效后，可用過量稀硫酸進(jìn)行換。功能基在完全交換即失效后，可用過量稀硫酸進(jìn)行再生，重復(fù)使用。再生，重復(fù)使用。其酸性相當(dāng)于硫酸。其酸性相當(dāng)于硫酸。2.2.弱酸性陽樹脂弱酸性陽樹脂 帶有含磷酸基（帶有含磷酸基（POPO3 3H H2 2）、羧酸基（）、羧酸基（COOHCOOH）、砷酸）、砷酸基基(AsO(AsO3

28、3H H2 2) )、硒酸基、硒酸基( (一一SeOSeO3 3H H2 2) )等功能團(tuán)。等功能團(tuán)。2021-7-31313. 3. 強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂 功能基：功能基：為季銨基（為季銨基（NRNR3 3）。骨架多為交聯(lián)聚苯乙烯。）。骨架多為交聯(lián)聚苯乙烯。 （1 1型）：用三甲銨銨化得到強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。型）：用三甲銨銨化得到強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。CH2CH2CHCH2 2 CHCH2 2N N（CHCH3 3）3 3CICI 特點(diǎn)：特點(diǎn)：堿性最強(qiáng)，有較好的穩(wěn)定性和抗氧化性，能除堿性最強(qiáng)，有較好的穩(wěn)定性和抗氧化性，能除掉掉SiOSiO3 32-2-。 弱點(diǎn)：弱點(diǎn)：受

29、受CICI濃度影響較大。濃度影響較大。2021-7-31323. 強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂（型）：型）：用季銨化試劑（二甲基乙醇胺）胺化得到。用季銨化試劑（二甲基乙醇胺）胺化得到。 CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2N N（CHCH3 3）2 2C C2 2H H4 4OH CIOH CI 特點(diǎn)：堿性比特點(diǎn)：堿性比1 1型弱，但交換容量略大些，受型弱，但交換容量略大些，受CICI影響小。影響小。 弱酸性陽離子樹脂的交換容量，像弱堿性陰離于樹脂一弱酸性陽離子樹脂的交換容量，像弱堿性陰離于樹脂一樣都與溶液的樣都與溶液的pHpH條件有關(guān)。條件有關(guān)。溶液溶液pHpH值越高弱酸性

30、樹脂的值越高弱酸性樹脂的交換容量也越高。交換容量也越高。2021-7-3133 I I型與型與型比較：型比較： I I型型 強(qiáng)堿樹脂的堿度強(qiáng)于強(qiáng)堿樹脂的堿度強(qiáng)于型樹脂型樹脂。 對于對于SiOSiO3 32-2-、HCOHCO3 3- -、COCO3 32-2-，、，、BOBO3 32-2-等弱酸能等弱酸能起作用；起作用； 耐熱性、抗氧化性、強(qiáng)度、抗污染能力與壽命皆耐熱性、抗氧化性、強(qiáng)度、抗污染能力與壽命皆優(yōu)于優(yōu)于型型。 型型樹脂對樹脂對SiOSiO3 32-2-的作用要差，對于比乙酸更弱的的作用要差，對于比乙酸更弱的酸則不起作用。酸則不起作用。但再生效率卻高于但再生效率卻高于I I型，不需要型

31、，不需要過量再生劑。過量再生劑。 2021-7-3134 4.4.弱堿性陰樹脂弱堿性陰樹脂 含有伯胺含有伯胺NHNH2 2、仲胺、仲胺NRHNRH、叔、叔NRNR2 2胺功能胺功能基的樹脂?；臉渲?。 基本骨架：交聯(lián)聚苯乙烯基本骨架：交聯(lián)聚苯乙烯。 5. 5. 螯合型樹脂螯合型樹脂 普通樹脂或稱廣普樹脂普通樹脂或稱廣普樹脂，對于不同離子雖有一定，對于不同離子雖有一定的選擇性，但常不能滿足某些精細(xì)分離工藝的的選擇性，但常不能滿足某些精細(xì)分離工藝的要求。要求。2021-7-3135 分離技術(shù)的發(fā)展，有時對不同的離子，要求使用分離技術(shù)的發(fā)展，有時對不同的離子，要求使用特效、專一的樹脂特效、專一的樹脂

32、。 根據(jù)絡(luò)合物化學(xué)原理，將某種根據(jù)絡(luò)合物化學(xué)原理，將某種螯合基團(tuán)螯合基團(tuán)引入樹脂結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成新型樹引入樹脂結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成新型樹脂。這種螯合基團(tuán)與分離離子間，脂。這種螯合基團(tuán)與分離離子間，既可形成離子鍵又可形成配價鍵構(gòu)既可形成離子鍵又可形成配價鍵構(gòu)成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 螯合基團(tuán)與分離離子間形成的這種環(huán)形絡(luò)合物，在結(jié)構(gòu)上類似于螃蟹螯合基團(tuán)與分離離子間形成的這種環(huán)形絡(luò)合物，在結(jié)構(gòu)上類似于螃蟹的兩只大繭牢牢地夾住一個捕獲物。因此的兩只大繭牢牢地夾住一個捕獲物。因此其選擇性非常高。其選擇性非常高。 例如：某些專用螯合型樹脂，含有與金屬離子形成螯合物的胺羧例如：某些專用螯合型樹脂，含有與金屬

33、離子形成螯合物的胺羧基基N N（CHCH2 2COOH)COOH)2 2。對金屬及堿土金屬離子具有強(qiáng)的選擇性。對金屬及堿土金屬離子具有強(qiáng)的選擇性。 CHCH2 2COOCOO R RN N CaCa2+2+ CH CH2 2COOCOO2021-7-31366. 兩性交換樹脂兩性交換樹脂將兩種性質(zhì)不同的功能基因，分別置于單體中，制備時將兩種性質(zhì)不同的功能基因，分別置于單體中，制備時將它們機(jī)械地混合在一起。將它們機(jī)械地混合在一起。即同時具有陰、陽離子交換即同時具有陰、陽離子交換基團(tuán)，兩種功能基團(tuán)各自發(fā)揮作用，分別進(jìn)行陽離子交基團(tuán)，兩種功能基團(tuán)各自發(fā)揮作用，分別進(jìn)行陽離子交換與陰離子交換。換與陰離

34、子交換。如：同時具有強(qiáng)堿基團(tuán)如：同時具有強(qiáng)堿基團(tuán)N N（CHCH3 3）3+3+和弱酸基團(tuán)和弱酸基團(tuán)( (COOH)COOH)的樹脂。的樹脂。與螯合樹脂不同：與螯合樹脂不同： 螯合樹脂的功能基團(tuán)，本身就有兩種作用，既構(gòu)成螯合樹脂的功能基團(tuán)，本身就有兩種作用，既構(gòu)成離子鍵，也構(gòu)成配位鍵離子鍵，也構(gòu)成配位鍵，且兩種官能團(tuán)距離很近，是化，且兩種官能團(tuán)距離很近，是化學(xué)地聯(lián)結(jié)在一體。學(xué)地聯(lián)結(jié)在一體。2021-7-31377、熱再生樹脂、熱再生樹脂 普通樹脂的最大不足是需要用酸、堿試劑進(jìn)行再生。普通樹脂的最大不足是需要用酸、堿試劑進(jìn)行再生。 熱再生樹脂是帶有弱酸、弱堿功能基團(tuán)的兩性樹脂，可以在熱再生樹脂是帶有弱酸、弱堿功能基團(tuán)的兩性樹脂，可以在7070一一80800 0C C條件下用水再生。條件下用水再生。 再生原因：再生原因： 根據(jù)一些功能團(tuán)對溫度的敏感性制得的熱再生樹脂在常溫下能吸附大根據(jù)一些功能團(tuán)對溫度的敏感性制得的熱再生樹脂在常溫下能吸附大量鹽類，溫度升高時又能完全脫鹽。量鹽類，溫度升高時又能完全脫鹽。 由于溫度高時，樹脂功能基團(tuán)呈現(xiàn)出一種弱電解質(zhì)行為，因此熱水可由于溫度高時，樹脂功能基團(tuán)呈現(xiàn)出一種弱電解質(zhì)行為，因此熱水可視為常規(guī)操作時的酸、堿再生劑。視為常規(guī)操作時的酸、堿再生劑。 應(yīng)用：應(yīng)用：