離子交換樹(shù)脂相信大家都不陌生,但是對(duì)于離子交換樹(shù)脂工作原理以及如何工作的?很多人都不了解。那么今天就和大家針對(duì)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂工作原理介紹一下。
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂工作原理:
要完全了解陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂的工作原理,首先要了解離子交換反應(yīng)的原理非常重要。簡(jiǎn)而言之,離子交換是帶電粒子或離子的可逆交換與相同電荷的交換。當(dāng)存在于不溶性陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂基質(zhì)上的離子有效地與周圍溶液中存在的類似電荷的離子交換位置時(shí),??會(huì)發(fā)生這種情況。
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂以這種方式起作用,因?yàn)樗墓倌軋F(tuán)基本上是固定的離子,它們永久地結(jié)合在樹(shù)脂的聚合物基質(zhì)中。這些帶電離子將容易與相反電荷的離子結(jié)合,這些離子通過(guò)施加抗衡離子溶液而被輸送。這些反離子將繼續(xù)與官能團(tuán)結(jié)合,直至達(dá)到平衡。
在陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂循環(huán)期間,將待處理的溶液加入陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂床中并使其流過(guò)珠粒。當(dāng)溶液移動(dòng)通過(guò)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂時(shí),樹(shù)脂的官能團(tuán)吸引溶液中存在的任何抗衡離子。如果官能團(tuán)對(duì)新抗衡離子的親和力大于已經(jīng)存在的那些,那么溶液中的離子將移除現(xiàn)有的離子并取代它們,通過(guò)共享的靜電吸引力與官能團(tuán)結(jié)合。通常,離子的尺寸和/或價(jià)數(shù)越大,其與相反電荷的離子的親和力就越大。
讓我們將這些概念應(yīng)用于典型的陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂水軟化系統(tǒng)。在該實(shí)施例中,軟化機(jī)理由陽(yáng)離子交換樹(shù)脂組成,其中磺酸根陰離子(SO 3 -)官能團(tuán)固定在陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂基質(zhì)上。然后將含有鈉陽(yáng)離子(Na +)的抗衡離子溶液施加到樹(shù)脂上。通過(guò)靜電吸引將Na +保持在固定的SO 3 -陰離子上,在樹(shù)脂中產(chǎn)生凈中性電荷。在活性陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂循環(huán)期間,將含有硬離子(Ca 2+或Mg 2+)的流加入到陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中。自SO 3 -官能團(tuán)對(duì)硬度陽(yáng)離子的親和力大于對(duì)Na +離子的親和力,硬離子取代Na +離子,然后Na +離子作為處理流的一部分流出陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂單元。另一方面,硬度離子(Ca 2+或Mg 2+)由陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂保留。
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂成分有哪些?
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂基質(zhì)通過(guò)在稱為聚合的過(guò)程中使烴鏈彼此交聯(lián)而形成。交聯(lián)使樹(shù)脂聚合物具有更強(qiáng),更有彈性的結(jié)構(gòu)和更大的容量(按體積計(jì))。雖然大多數(shù)陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂的化學(xué)組成是聚苯乙烯,但某些類型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后樹(shù)脂聚合物經(jīng)歷一種或多種化學(xué)處理以將官能團(tuán)結(jié)合到位于整個(gè)基質(zhì)中的離子交換位點(diǎn)。這些官能團(tuán)賦予陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂其分離能力,并且從一種樹(shù)脂到下一種樹(shù)脂會(huì)有很大差異。最常見(jiàn)的成分包括:
強(qiáng)酸陽(yáng)離子(SAC)交換樹(shù)脂
SAC樹(shù)脂由聚苯乙烯基質(zhì)和磺酸鹽(SO 3 -)官能團(tuán)組成,其中帶有鈉離子(Na 2+)用于軟化應(yīng)用,或氫離子(H +)用于脫礦質(zhì)弱酸陽(yáng)離子(WAC)交換樹(shù)脂。WAC樹(shù)脂由丙烯酸聚合物組成,該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產(chǎn)生羧酸官能團(tuán)。由于它們對(duì)氫離子(H +)的高親和力,WAC樹(shù)脂通常用于選擇性地除去與堿度相關(guān)的陽(yáng)離子。
強(qiáng)堿陰離子(SBA)交換樹(shù)脂
SBA樹(shù)脂通常由經(jīng)過(guò)氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質(zhì)組成,以將陰離子固定到交換位點(diǎn)。1型SBA樹(shù)脂是通過(guò)應(yīng)用三甲胺生產(chǎn)的,其產(chǎn)生氯離子(Cl -),而2型SBA樹(shù)脂通過(guò)應(yīng)用二甲基乙醇胺生產(chǎn),其產(chǎn)生氫氧根離子(OH -)。
弱堿陰離子(WBA)交換樹(shù)脂
WBA樹(shù)脂通常由經(jīng)過(guò)氯甲基化的聚苯乙烯基質(zhì)組成,然后用二甲胺胺化。WBA樹(shù)脂的獨(dú)特之處在于它們不具有可交換的離子,因此用作酸吸收劑以除去與強(qiáng)無(wú)機(jī)酸相關(guān)的陰離子。
螯合樹(shù)脂
螯合樹(shù)脂是最常見(jiàn)的特種樹(shù)脂類型,用于選擇性去除某些金屬和其他物質(zhì)。在大多數(shù)情況下,樹(shù)脂基質(zhì)由聚苯乙烯組成,盡管多種物質(zhì)用于官能團(tuán),包括硫醇,三乙基銨和氨基膦等。
隨著時(shí)間的推移,污染物離子與離子交換樹(shù)脂中的所有可用交換位點(diǎn)結(jié)合。一旦樹(shù)脂耗盡,必須通過(guò)所再生循環(huán)將其恢復(fù)以供進(jìn)一步使用。所以在使用一段時(shí)間后要對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生激活。
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