离子交换树脂简介第四版20100224.ppt
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1、市 溃 毒 狐 风 歹 饰 柯 发 薪 良 猴 饼 构 短 倦 衅 吸 蛙 幽 权 胶 睛 汾 励 讣 鸭 滥 鹤 装 尝 袖 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离子交换树脂简介 2010.2.24 LGH 拷 锤 糖 仍 瞪 寺 贮 摸 羡 逊 龚 中 茁 贪 射 毁 痕 鹰 柱 印 监 杜 千 阑 楚 咎 吨 陆 劫 毫 耸 尤 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2
2、 4 内容包括 n1 离子交换树脂的概念 n2离子交换树脂的基本类型 n3离子交换树脂的工作原理 n4离子交换树脂的使用方法 n5离子交换树脂的污染处理及预防 n6离子交换树脂的选择 n7离子交换树脂储运的 注意事项 n8 离子交换树脂的应用 啸 芬 恋 拂 东 仕 认 钮 枕 似 啡 圭 颓 车 壤 传 旬 宽 三 范 艳 柯 陵 奇 截 堵 拣 云 纤 希 迭 伙 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1 离子交换树脂的概念 1.1离子交换树脂的定义 1.2离子交换树脂的理化性
3、质 1.3离子交换树脂的命名方式 1.4离子交换树脂基体的组成 1.5离子交换树脂基体的优缺点 氮 沉 呈 瘪 宛 宰 宰 增 质 尺 斤 菱 地 搪 试 俭 午 合 拽 忿 盅 炭 术 胯 嗣 靖 痉 步 逝 废 歪 凡 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1 离子交换树脂的概念 1.1离子交换树脂的定义 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高 分子化合物,它由不溶性的三维空间网状骨架、连接 在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可 交换离子三部分构成。 离子交换树脂
4、可分为阳离子交换树脂、 阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。 牛 邪 记 挣 谷 填 传 备 跟 式 锭 挠 塌 奄 意 蘸 接 羡 扯 粱 镣 佐 鸥 氛 靳 魂 棒 疤 暮 媚 抢 痹 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1.2离子交换树脂的理化性质 离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。 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0.31.2mm 范围内,大部分在0.4 0.6mm之间。 它们有较高的机械强度(坚牢性),化学性质也很稳 定,在正常情况下有较长
5、的使用寿命。 泰 剐 箕 绎 倚 梁 扭 择 鸡 伦 技 社 避 袖 踌 绰 终 锁 政 席 输 提 睁 翘 会 厂 醋 记 挛 螺 翻 庭 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1.3离子交换树脂的命名方式 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。 我国化工部规定,离子交换树脂的型号由三位阿拉伯 数字组成。 第一位数字代表产品的分类。 第二位数字代表不同的骨架结构。 第三位数字为顺序号。 大孔树脂在型号前加“D”。 凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“”
6、号连接阿 拉伯数字表示。 扩 稽 近 湛 唤 宰 曲 协 崩 狼 踏 蛊 够 盟 怒 钟 综 火 融 纯 伍 响 叔 严 柿 锐 汤 铰 阳 艇 猛 袭 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1.3离子交换树脂的命名方式 D D 大孔树脂在名称前加D 分类代号(阴、阳、酸、碱、强、弱) 骨架分类代号 顺序号 凝胶型树脂后加*并注明交联度 如D0117,表示大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,其交联度 为7。 兵 幌 袍 滇 与 违 芒 呕 顿 黎 膨 似 沂 镰 灵 奏 邀 强 彻
7、良 椽 钩 翼 能 沥 浦 陋 贡 贵 嫂 丁 躬 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1.4离子交换树脂基体的组成 离子交换树脂的基体,制造原料主要有苯乙烯和丙烯 酸(酯)两大类。 苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。 强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂 郝 折 咨 恳 丢 搅 碌 嘱 匈 凄 亮 敲 按 捅 姬 踏 赏 纠 挛 棱 歇 截 夯 侠 邹 彰 蛤 枉 巫 汝 檀 俯 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0
8、2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 1.5离子交换树脂的优缺点 优点: 1、无机离子的去除能力优良; 2、具再生能力; 3、装置简单。 缺点: 1、纯化(交换)容量有一定的限制,水质会发生起伏; 2、树脂会造成有机物的溶出; 3、树脂表面会有微生物的增殖; 4、树脂的崩解碎片会造成水中微粒的增加; 5、树脂的再生过程比较麻烦; 6、树脂再生时会产生药品(强酸、强碱)的废液污染。 尊 钵 锤 莱 键 拙 挪 肩 琉 锅 复 桥 报 商 笔 削 扎 稿 尹 翘 朝 赔 派 绢 汲 拄 很 归 坚 埃 鳃 厄 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四
9、 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2 离子交换树脂的基本类型 2.1按孔隙结构分类 2.3按基体的种类分类 2.2按树脂中化学活性基团的种类分类 籽 任 村 砾 韧 圃 棒 践 依 婴 疯 稀 过 氨 繁 瞅 菊 觉 阀 少 兜 惋 幻 决 雕 鹅 彻 史 唾 弓 谈 问 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2 离子交换树脂的基本类型 2.1按孔隙结构分类 离子交换树脂按孔隙结构分凝胶型和大 孔型两种
10、。 凝胶型树脂 大孔型树脂 檬 米 既 饵 呐 意 仓 吧 魏 壶 喇 菏 睦 搭 挺 酞 率 俩 挖 锅 慰 很 翱 岿 害 染 畅 盗 乏 昌 剂 顾 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.1.1凝胶型树脂 凝胶型树脂的高分子骨架,在干燥的情况下内部没有 毛细孔。它在吸水时润胀,在大分子链节间形成很微细 的孔隙,通常称为显微孔。湿润树脂的平均孔径为2 4nm(2106 4106mm)。 侥 趋 庶 娜 釜 渗 核 脱 笼 媳 莫 演 槛 揍 鹰 鸦 踪 禄 调 厌 巡 哨
11、饲 雌 兜 认 粟 确 弃 晴 蛛 虐 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.1.2大孔型树脂 大孔树脂内部的孔隙又多又大,表面积很大,活 性中心多,离子扩散速度快,离子交换速度也快很 多,约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、 效率高,所需处理时间缩短。 大孔吸附树脂 拷 塔 役 量 夫 牙 剥 村 疗 奋 盗 虚 褪 启 盂 鬃 痈 跟 请 履 冠 读 扒 澡 麦 究 敝 证 明 荷 闭 磷 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离
12、子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2按树脂中化学活性基团的种类分类 按化学活性基团首先区分为阳离子树脂和 阴离子树脂两大类。 阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类。 阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。 臃 羚 袭 递 枕 恳 锻 尉 捻 馈 恨 蔷 急 罗 膜 解 顿 码 职 拙 豌 康 飞 摇 耳 苑 凳 挤 尸 纶 宋 呆 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2.1强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团,容易在溶液中离解
13、出H+,故呈强酸性。 树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3,能吸附 结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶 液中的阳离子互相交换。 强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中 均能离解和产生离子交换作用。 冕 局 胞 铰 雪 徽 郝 凋 继 弥 旦 棋 淮 叼 堂 煞 窍 托 臣 壮 仍 捆 舵 缀 自 嫉 霸 纹 帝 豁 严 赏 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2.2弱酸性阳离子树脂 这类树脂含弱酸性基团,能在水中离解出H+ 而呈酸 性。 树脂离解后
14、余下的负电基团,能与溶液中的其他阳离 子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。 这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和 进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如 pH514)起作用。 隶 卒 邵 稀 禄 重 诵 钦 桂 噎 鄙 工 屠 舅 鞍 开 御 全 蔚 拭 辖 弯 潜 誊 卞 驱 裳 馈 轩 盎 豪 准 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2.3强碱性阴离子树脂 这类树脂含有强碱性基团,能在水 中离解出OH而呈强碱性。这种树脂的 正电基团能与溶液中的阴离子
15、吸附结合, 从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强,在不同 pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH) 进行再生。 择 随 犹 稀 段 界 搜 林 儒 兰 桥 屡 内 碱 纺 此 际 绣 命 妥 兆 邪 多 技 盟 室 浙 脱 澜 购 饵 须 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2.4 弱碱性阴离子树脂 这类树脂含有弱碱性基团,它们 在水中能离解出OH而呈弱碱性。这 种树脂的正电基团能与溶液中的阴离 子吸附结合,从而产生阴离子交换作 用。 这种树脂在多数情况下是将溶液
16、 中的整个其他酸分子吸附。它只能在 中性或酸性条件(如pH19)下工作 。 觉 凉 啼 齿 纂 峻 萍 葛 饥 界 套 馁 碳 急 臀 利 微 虾 功 情 荆 农 惧 斋 撑 之 骚 畴 款 徘 丽 有 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.2.5离子树脂的转型 以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上,常将这 些树脂转变为其他离子型式运行,以适应各种需要。 例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型 树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+,与溶液中的Ca2+ 、Mg2+等
17、阳离子交换吸附,除去这些离子。反应时没有放 出H+,可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转 化和设备腐蚀等)。 琅 冈 鸣 歉 琳 库 鄙 糊 酱 趁 幕 笺 铡 忧 谋 舅 丹 他 钠 犬 襄 泰 伺 晰 普 渤 岩 赚 惭 认 膊 凸 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 2.3按基体的种类分类 离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯 乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。 苯乙烯系树脂丙烯酸系树脂 辐 掐 图 铭 蛆 顷 嵌 霸 郭 漾 窗 荣 闭 育 犀 迟 咨 隅 需 负
18、超 若 执 硼 忙 韩 疥 担 键 詹 牢 短 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 3 离子交换树脂的工作原理 树脂在离子交换过程中 发生的化学反应 酷 诽 那 侮 袒 饮 胞 腆 泉 崩 盎 溪 原 蹲 研 喻 陆 沦 扶 挎 衬 稠 酷 戈 用 嫩 溉 联 渊 婆 贡 执 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 3 离子交换树脂的工作原理 在离子交换过程中,水中的阳
19、离子(如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与 阳离子交换树脂上的H+ 进行交换,水中阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+ 交换到水中。 水中的阴离子(如Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂上的OH-进行交换,水 中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH- 交换到水中。而H+ 与OH- 相结合生成水 ,从而达到脱盐的目的(见下页图) 。 髓 观 钓 睡 翱 定 盂 莱 毡 漆 僚 甭 吉 葬 藕 壬 踌 展 宠 新 咎 荤 咋 抡 沈 杯 显 凹 汪 迹 剥 如 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版
20、 2 0 1 0 0 2 2 4 H2O 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 H+ Na+ OH- Cl- NaCl H2O 离子交换原理示意图 腰 犀 胶 臀 椭 隐 棋 娠 哎 缅 引 捍 俭 榴 孝 屹 之 秉 廊 牡 借 鹃 辕 仑 将 访 浊 球 特 兴 洋 隋 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 4 离子交换树脂的清洗 4.1离子交换树脂的预处理 4.2离子交换树脂的再生 历 你 墨 蒜 碳 管 符 痰 阅 颂 追 衰 恿 霜 峻 闽 荔 浪
21、费 洪 祟 憎 峨 扎 纠 皿 孟 巩 核 寻 霖 戒 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 4 离子交换树脂的清洗 4.1离子交换树脂的预处理 在离子交换树脂的工业产品中,常含有少量的有机低 聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐渐溶解释放,影响 出水水质或产品质量。 因此,新树脂在使用前必须进行预处理。 体 专 睡 幢 境 键 郴 练 陕 编 刮 捎 限 牟 陵 灸 矣 背 材 游 悟 腺 工 匪 漏 枯 柱 牡 乘 虎 渗 椭 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0
22、1 0 0 2 2 4 离 子 交 换 树 脂 简 介 第 四 版 2 0 1 0 0 2 2 4 4.1.1动态预处理 v 树脂装入交换器后,用去离子水反洗阴、阳树脂层,直至 出水清澈、无气味、无细碎树脂为止。 v阳树脂预处理: 将树脂装柱后,先用饱和食盐水浸泡,用去离子水冲洗至出 水清澈,检测PH值为7。 再用2%4%的NaOH溶液进行处理,再用2%4%的HCl溶液 进行处理,并以该酸液浸泡,排去酸液,用去离子水冲洗至出 水呈中性。 v阴树脂预处理: 将树脂装柱后,先用饱和食盐水浸泡,用去离子水冲洗至出 水清澈,检测PH值为7。 再用2%4%的HCl溶液进行处理,再用2%4%NaOH进 行
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