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离子交换树脂

[ 时间:2018-02-19 ]

离子交换树脂

一,离子交换树脂基本介绍:


离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型

和大孔型两种,凡具有物理孔结构的称大孔型树脂,在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应

在名称前加“阳”,分类属碱性的,在名称前加“阴”。

 


二,离子交换树脂基体组成:


离子交换树脂(ionresin)的基体(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类,

它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应,形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的

聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。


这两类树脂的吸附性能都很好,但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素,

脱色容量大,而且吸附物较易洗脱,便于再生,在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树

脂擅长吸附芳香族物质,善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再

生时较难洗脱。因此,糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可充分

发挥两者的长处。


树脂的交联度,即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数,对树脂的性质有很大影响。通常,

交联度高的树脂聚合得比较紧密,坚牢而耐用,密度较高,内部空隙较少,对离子的选择性较

强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但在工作时的膨胀性较大,

机械强度稍低,比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树

脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂,其交联度可较高。


除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外,离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如

酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。

 

 


三,离子交换树脂交换容量:


离子交换树脂进行离子交换反应的性能,表现在它的“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫

升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数,meq/g(干)或 meq/mL(湿);当离子为一价时,

毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子,前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换

容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。


1、总交换容量,表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。

2、工作交换容量,表示树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与树脂种类和总交换容量,

以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。

3、再生交换容量,表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中

原有化学基团再生复原的程度。

 

 


四,离子交换树脂吸附选择:


离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力,对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂

交换吸附作用的强弱程度有一般的规律,但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下:

 

对阳离子的吸附


高价离子通常被优先吸附,而低价离子的吸附较弱。

在同价的同类离子中,直径较大的离子的被吸附较强。

 

一些阳离子被吸附的顺序如下:


Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

 

对阴离子的吸附


强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为:

SO42> NO3 > Cl > HCO3 > OH


弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:


OH> 柠檬酸根3 > SO42 > 酒石酸根2 >;草酸根2 > PO43 >NO2 > Cl >;醋酸根- > HCO3

 

对有色物的吸附


糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂,它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较

强,而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电,而焦糖的电荷很弱。


通常,交联度高的树脂对离子的选择性较强,大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大,

在浓溶液中较小。