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5、离子交换树脂的吸附选择性


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:


(1) 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+

(2) 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-


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4.理化性质


离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。它们具有较高的机械强度,化学性质稳定,在正常情况下有较长的使用寿命。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以内,大部分在0.4~0.6mm之间。


利用离子交换树脂作为吸附剂,将溶液中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来,达到分离的目的。


● 阳离子交换剂:对阳离子具有交换能力,活性基团为酸性(带负电)。



● 阴离子交换剂:对阴离子具有交换能力,活性基团为碱性(带正电)





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四、交换原理

离子交换树脂是通过其可交换的活性离子A+与溶液中的自由离子B+交换完成对B+去除的。



4.1 离子交换过程

离子交换过程包含五个步骤:1B+自溶液扩散至树脂表面;2B+自树脂表面进入树脂内部的活性中心;3B+与RA在活性中心上发生复分解反应;4A+离子自树脂内部扩散到树脂表面;5A+离子从树脂表面扩散至溶液中。如图所示:





4.2 影响因素

影响交换速度的因素主要有以下几方面:

1)颗粒大小:颗粒越小,有利于提高交换速度

2)交联度:交联度越低树脂越易膨胀,在树脂内部扩散就越容易

3)离子化合价:离子在树脂中扩散时,和树脂骨架间存在库伦引力。离子化合价越高,这种引力越大,因此扩散速率就越小。

4)离子的大小:小离子的交换速度比较快,大分子会和树脂骨架碰撞,速度较慢

5)搅拌速率:当液膜控制时,增加搅拌速率会使交换速度增加。但增大到一定程度后再继续增加转速,对交换速度影响就比较小。

6)溶液浓度:

一. 离子交换树脂的结构

离子交换树脂的内部结构,如下图所示。由三部分组成,分别是:

(1) 高分子骨架 由交联的高分子聚合物组成:

(2)离子交换基团 它连在高分子骨架上,带有可交换的离子(称为反离子)的

离子型官能团或带有极性的非离子型官能团;

(3)孔 它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶

孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。

在交联结构的高分子基体(骨架)上,以化学键结合着许多交换基团,这些交换基团也是由两部分组成:固定部分和活动部分。交换基团中的固定部分被束缚在高分子的基体上,不能自由移动,所以称为固定离子;交换基团的活动部分则是与固定离子以离子键结合的符号相反的离子,称为反离子或可交换离子。反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子,在一定条件下,它能与符号相同的其他反离子发生交换反应。 MB20树脂上海纯超环保性价比出众。

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