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三  離子交換的基本原理

離子交換的選擇性定義為離子交換劑對(duì)于某些離子顯示優(yōu)先活性的性質(zhì)。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著后要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對(duì)水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯(lián)度、交換基團(tuán)、可交換離子的性質(zhì)、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關(guān)。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團(tuán)上的可交換離子發(fā)生交換。一般來說，離子交換樹脂對(duì)價(jià)數(shù)較高的離子的選擇性較大。對(duì)于同價(jià)離子，則對(duì)離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價(jià)的金屬離子中，原子序數(shù)較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對(duì)其的選擇性較大。對(duì)于強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂來說，它對(duì)一些離子的選擇性順序?yàn)椋篎e3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，但是這種可逆反應(yīng)并不是在均相溶液中進(jìn)行的，而是在固態(tài)的樹脂和溶液的接觸界面間發(fā)生的。這種反應(yīng)的可逆性使離子交換樹脂可以反復(fù)使用。 山東直銷MB20樹脂多少錢MB20樹脂上海純超環(huán)保質(zhì)量材質(zhì)上乘。

一. 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)

離子交換樹脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如下圖所示。由三部分組成，分別是：

(1) 高分子骨架 由交聯(lián)的高分子聚合物組成：

(2)離子交換基團(tuán) 它連在高分子骨架上，帶有可交換的離子(稱為反離子)的

離子型官能團(tuán)或帶有極性的非離子型官能團(tuán)；

(3)孔 它是在干態(tài)和濕態(tài)的離子交換樹脂中都存在的高分子結(jié)構(gòu)中的孔(凝膠

孔)和高分子結(jié)構(gòu)之間的孔(毛細(xì)孔)。

在交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子基體(骨架)上，以化學(xué)鍵結(jié)合著許多交換基團(tuán)，這些交換基團(tuán)也是由兩部分組成：固定部分和活動(dòng)部分。交換基團(tuán)中的固定部分被束縛在高分子的基體上，不能自由移動(dòng)，所以稱為固定離子；交換基團(tuán)的活動(dòng)部分則是與固定離子以離子鍵結(jié)合的符號(hào)相反的離子，稱為反離子或可交換離子。反離子在溶液中可以離解成自由移動(dòng)的離子，在一定條件下，它能與符號(hào)相同的其他反離子發(fā)生交換反應(yīng)。

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這兩類樹脂的吸附性能都很好，但有不同特點(diǎn)。丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數(shù)離子型色素，脫色容量大，而且吸附物較易洗脫，便于再生，在糖廠中可用作主要的脫色樹脂。苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質(zhì)，善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負(fù)電的或不帶電的)；但在再生時(shí)較難洗脫。因此，糖液先用丙烯酸樹脂進(jìn)行粗脫色，再用苯乙烯樹脂進(jìn)行精脫色，可充分發(fā)揮兩者的長處。

樹脂的交聯(lián)度，即樹脂基體聚合時(shí)所用二乙烯苯的百分?jǐn)?shù)，對(duì)樹脂的性質(zhì)有很大影響。通常，交聯(lián)度高的樹脂聚合得比較緊密，堅(jiān)牢而耐用，密度較高，內(nèi)部空隙較少，對(duì)離子的選擇性較強(qiáng)；而交聯(lián)度低的樹脂孔隙較大，脫色能力較強(qiáng)，反應(yīng)速度較快，但在工作時(shí)的膨脹性較大，機(jī)械強(qiáng)度稍低，比較脆而易碎。工業(yè)應(yīng)用的離子樹脂的交聯(lián)度一般不低于4%；用于脫色的樹脂的交聯(lián)度一般不高于8%；單純用于吸附無機(jī)離子的樹脂，其交聯(lián)度可較高。

除上述苯乙烯系和丙烯酸系這兩大系列以外，離子交換樹脂還可由其他有機(jī)單體聚合制成。如酚醛系(FP)、環(huán)氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。

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