陰離子交換樹脂采用高純堿、工業(yè)堿再生比較 

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陰離子交換樹脂采用高純堿、工業(yè)堿再生比較  離子交換劑是一類能發(fā)生離子交換的物質(zhì)，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(zhàn)中， 美國獲得了化學與物理性能較縮聚型離子交換樹脂穩(wěn)定而且經(jīng)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(chuàng)了當今離子交換樹脂制造方法 的基礎(chǔ)。 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(nèi)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前，我國離子交換樹脂生產(chǎn)的品種已超過 60 種，質(zhì) 量不斷提高，在我國的經(jīng)濟建設(shè)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(yīng)，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(xiàn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yè)堿再生比較  （4）弱堿型陰離子交換樹脂：具有較弱的反應(yīng)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(yīng)，故必須遵守質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 Ba2+＞Pb2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg2+＞Ag+＞ Cs+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+ 如果是弱反應(yīng)基的弱酸性陽離子交換樹脂， H+離子的位置是反應(yīng)基的強度向 左移動。 對具有強反應(yīng)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(yīng)基的弱堿性陰離子交換樹脂， OH－離子的位置是反應(yīng)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(huán)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(zhì)；（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(chǎn)的工業(yè)用氫氧化鈉，其中的雜質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生*的影響。 二．雜質(zhì)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(yè)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(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shù)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(nèi)，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(zhì)也很穩(wěn)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(zhì)和類別。首先區(qū)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(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂，及根據(jù)樹脂的物理結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)不同而具有不同的功能和特性，適應(yīng)于不同的用途。應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求和物料的性質(zhì)選用適當?shù)念愋秃推贩N。