离子交换树脂的基本类型Word文档下载推荐.docx
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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）。
这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生（不用强酸）。
又如阴离子树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl－而吸附交换其他阴离子，它的再生只需用食盐水溶液。
氯型树脂也可转变为碳酸氢型（HCO3－）运行。
强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有强酸性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。
离子交换树脂的物理结构
离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。
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（micro-pore）。
湿润树脂的平均孔径为2～4nm（2×
10－6～4×
10－6mm）。
这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为
0.3～
0.6nm。
这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5～20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。
大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。
它并存有微细孔和大网孔（macro-pore），润湿树脂的孔径达100～500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。
孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。
江苏色可赛思树脂有限公司整理这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力（vandeWaalsforce）产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。
一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。
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。
大孔树脂还有多种优点：
耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。
离子交换树脂的离子交换容量
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。
通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交换容量为再生交换容量的30～90%（对再生树脂而言），后一比率亦称为树脂的利用率。
在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。
现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。
离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。
这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。
而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。
这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
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－>
醋酸根－>
HCO3－
（３）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。
离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂分为强碱性和弱碱性。
水通过阳离子交换树脂时变为酸性，再通过阴离子交换树脂变为中性后回到水族箱中，因此使用离子交换树脂时，要强酸性与强碱性、弱酸性与弱碱性配对使用，离子交换树脂依其听附对象的不同又分为H型，OH型CI型和NA型，水族箱适用NA型，（钠型）其目的是软化水质。
阳离子交换树脂的再生可用5%--10%盐酸、
0.5%--5%硫酸、10%的食盐水或海水其中之一种，阴离子交换树脂的再生可用2%--10%氢氧化钠、2%--4%氨水或10%食盐水其中之一种，均浸泡24小时。
离子交换树脂也是一种化学滤材。
离子交换树脂的物理性质
离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。
（１）树脂颗粒尺寸
离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒，它的尺寸也很重要。
树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力；
特别是浓糖液粘度高，这种影响更显著。
因此，树脂颗粒的大小应选择适当。
如果树脂粒径在
0.2mm（约为70目）以下，会明显增大流体通过的阻力，降低流量和生产能力。
树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法，将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在
20、30、
40、50……目筛网上的留存量，以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。
多数通用的树脂产品的有效粒径在
0.4～
0.6mm之间。
树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。
它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子，相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。
如一种树脂（IR-120）的有效粒径为
0.6mm，它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为：
18.3%、
41.1%、及
31.3%，则计算得均匀系数为
2.0。
（２）树脂的密度
树脂在干燥时的密度称为真密度。
湿树脂每单位体积（连颗粒间空隙）的重量称为视密度。
树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。
通常，交联度高的树脂的密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性者，而大孔型树脂的密度则较低。
江苏色可赛思树脂有限公司整理例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为
1.26g/mL，视密度为
0.85g/mL；
而丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为
1.19g/mL，视密度为
0.75g/mL。
（３）树脂的溶解性
离子交换树脂应为不溶性物质。
但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质，及树脂分解生成的物质，会在工作运行时溶解出来。
交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大。
（４）膨胀度
离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。
当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由Cl－转为OH－，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。
通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。
在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。
（５）耐用性
树脂颗粒使用时有转移、摩擦、膨胀和收缩等变化，长期使用后会有少量损耗和破碎，故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。
通常，交联度低的树脂较易碎裂，但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。
如大孔树脂，具有较高的交联度者，结构稳定，能耐反复再生。
离子交换软化法主要是依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。
由于交换树脂吸附能力强，能将游离在水中的钙、镁离子吸附，从而把水软化。
离子交换法
目前广泛采用的是离子交换法，即用离子交换剂来软化硬水的方法。
过去曾用过磺化煤、泡沸石来软化硬水，目前普遍使用的离子交换剂是高分子离子交换树月旨，它是有交换离子能力的高分子化合物。
它是由不溶于水的交换剂本体及能在水中解离的活性交换基团两个基本部分组成。
根据可交换的离子是阳离子或阴离子而分别称为陌离子交换树脂和阴离子交换树脂，如通常使用的苯乙烯型离子交换树脂，它的交换剂本体是由苯乙烯与部分对苯二乙烯共聚而成的不溶性高聚物。
当本体上连有磺酸基（一SO-3Na+）或季铵基[一N+（CH3）3Cl-]后则分别具有交换阳离子或阴离子的能力。
用离子交换树脂软化硬水分为两步：
处理工程和再生工程。
当硬水通过阳离子交换树脂时，水中的钙、镁离子与阳离子交换树脂上的活性基团钠离—B子发生交换并被吸附，使水软化：
口一（S03Na）2+Ca2+——>
口一（SO3）2·
Ca+2Na+（处理工程）
当阳离子交换树脂上的钠离子几乎全部被钙、镁离子所交换时就失去了交换离子的能力；
必须通过再生恢复它的交换能力。
通常使用食盐为再生剂，再生过程中先用清水洗涤离子交换树脂，然后通人质量分数为10％的食盐水浸泡而使离子交换树脂吸附的钙、镁离子解吸下来，然后随废液排出。
口一（S03）2Ca+2Na+——>
口一（S03Na）2+a2+（再生工程）
在离子交换过程中，不仅钙、镁离子会被交换，水中含有的铁、锰、铝等金属离子也可同旧寸被交换去除。
当硬水先后通过阳、阴离子交换树脂后；
水中的电解质阳、阴离子基本均可被去除，这种方法得到的软水叫去离子水。
阳树脂分弱树脂和强树脂两大类。
分子式H-R（当然也可以是Na-R型）,H就是氢离子。
树脂高度约
0.8米到
1.6米。
当水从上向下，通过树脂层时，水中的阳离子与树脂的H离子发生交换，树脂最上层是铁钙镁离子，接着是钾钠氨离子。
出水水质是酸性的，PH值一般小于3。
当运行约一天左右时，出水开始出现钠离子，表示反应到了终点，需要用酸（HCl）反洗，将钠钙离子再置换出来。
阳离子交换树脂
离子交换法（ionexchangeprocess）是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为
0.1~1mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分：
1.强酸型阳离子交换树脂：
主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。
2.弱酸型阳离子交换树脂：
具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行交换。
阴离子交换树脂
前言
１.强碱型阴离子交换树脂：
主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之－N+（CH3）3，在氢氧形式下，－N+（CH3）3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
２.弱碱型阴离子交换树脂：
具有较弱的反应基如氨基，仅能去除强酸中的阴离子如SO42-，Cl－或NO3－，对于HCO3－，CO32－或SiO42－则无法去除。
具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换。
3.强碱型阴离子交换树脂：
4.弱碱型阴离子交换树脂：
不论是离子交换树脂或是沸石，都有其一定的可交换基浓度，称为离子交换容量（ionexchangecapacity）。
对阳离子交换树脂而言，大约在200~500meq/100g。
因为阳离子交换为一化学反应，故必须遵守质量平衡定律。
离子交换树脂的一般方程式可以表示如下：
如何分辩阴阳离子交换树脂？
取少量树脂，在稀NaCl溶液中浸泡，再用试纸测pH，酸性为阳离子交换树脂，碱性为阴离子交换树脂。
离子交换树脂是什么，树脂的保存方法、树脂的预处理和再生方法用化学合成法将高分子共聚物制成的有机单体颗粒的离子交换剂，称为离子交换树脂。
离子交换树脂是由交联的结构骨架、以化学键结合在朵架上的固定离子基团和以离子键为固定基团以相反符号电荷结合的可交换离子。
离子交换树脂分类如下。
（1）按功能分：
强酸性树脂
其交换基团如磺酸基-SO3H。
强碱性树脂
其交换基团如季铵基（I）型-CH2N（CH3）3OH；
季铵基（Ⅱ）型-CH2N（CH3）2C2H4OH?
OH。
弱酸性树脂
其交换基团如伯胺基-CH2NH2；
仲胺基-CH2NHR（R为烃基）；
叔胺基-CH2NR2。
氧化还原树脂
其交换基团如-CH2SH；
Ar（OH）。
两性树脂
其交换基团如-NR2；
-COOH。
CH2COOH鳌合树脂
其交换基团如-CH2-NCH2COOH。
（2）按结构分：
凝胶型和大孔型树脂。
（3）按聚合物的单体分：
苯乙烯类；
丙烯酸类；
酚醛类；
环氧类；
乙烯基吡啶类；
脲醛类和氯乙烯类等。
（4）按用途分：
工业级；
食品级；
分析级；
核子级；
双层床用树脂；
高流速混床用树脂；
移动床用和覆盖过滤器用树脂等类。
树脂保存方法：
离子交换树脂不能露天存放，存放处的温度为0-40°
C，当存放处温度稍低于0°
C时，应向包装袋内加入澄清的饱和食盐水、浸泡树脂。
此外，当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。
一旦树脂失水，使用时不能直接加水，可用澄清的饱和食盐水浸泡，然后再逐步加水稀释，洗去盐分，贮存期间应使其保持湿润。
树脂预处理：
将准备装柱使用的新树脂，先用热水（清洁的自来水即可）反复清洗，阳离子交换树脂可用70-80°
C的热水，阴离子交换树脂的耐热性能较差一些，可用50-60°
C热水。
开始浸洗时，每隔约15分钟换水一次，浸洗时要不时搅动，换水4-5次后，可隔约30分钟换水一次，总共换水7-8次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很少时为止。
水洗后，再经酸碱处理，阳离子交换树脂可按下述步骤处理：
1、用1N盐酸缓慢流过树脂，用量约为强酸阳树脂体积的2-3倍，弱酸阳树脂的3-5倍，每小时
1.5倍床层体积流过。
2、用水冲洗，出水PH为5左右，用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂，流速与1相同。
3、用1NNaOH流过树脂，用量及流速与1相同。
4、用水冲洗至出水PH为9左右。
5、用1N盐酸或硫酸，将树脂转成H-型，用量为树脂体积的3-5倍，流速与1相同。
6、酸流完后，用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时，即可投入使用。
对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序，可采用碱→酸→碱次序，酸、碱用量及流速，强碱树脂与强酸树脂相对应，弱碱树脂与弱酸树脂相对应。
树脂的复活处理：
在离子交换树脂使用过程中，经过一段时间运转后，往往会发生出水质量逐渐下降、交换容量逐渐降低等现象。
这一般是由于树脂在运转过程中受到污染造成。
在废水和生化物质提炼中，由于成份比较复杂，树脂更易受到污染，因此应采取适当的措施进行复活处理，针对不同情况，采用不同的复活处理工艺，本公司可视具体情况进行技术指导。
离子交换树脂再生方法详细说明
一、常规的再生处理
离子交换树脂（IONRESIN）使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去，使之恢复原来的组成和性能。
在实际运用中，为降低再生费用，要适当控制再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平，通常控制性能恢复程度为70～80%。
如果要达到更高的再生水平，则再生剂量要大量增加，再生剂的利用率则下降。
树脂的再生应当根据树脂的种类、特性，以及运行的经济性，选择适当的再生药剂和工作条件。
树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。
强酸性和强碱性树脂的再生比较困难，需用再生剂量比理论值高相当多；
而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生，所用再生剂量只需稍多于理论值。
此外，大孔型和交联度低的树脂较易再生，而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。
再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。
例如：
钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl溶液再生，用药量为其交换容量的2倍（用NaCl量为117g/l树脂）；
氢型强酸性树脂用强酸再生，用硫酸时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。
为此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。
氯型强碱性树脂，主要以NaCl溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl+
0.2%NaOH的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150～200gNaCl，及3～4gNaOH。
OH型强碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。
树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。
按化学反应平衡原理，提高化学反应某一方物质的浓度，可促进反应向另一方进行，故提高再生液浓度可加速再生反应，并达到较高的再生水平。
为加速再生化学反应，通常先将再生液加热至70～80℃。
它通过树脂的流速一般为1～2BV/h。
也可采用先快后慢的方法，以充分发挥再生剂的效能。
再生时间约为一小时。
随后用软水顺流冲洗树脂约一小时（水量约4BV），待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液无色、无混浊为止。
一些树脂在再生和反洗之后，要调校pH值。
因为再生液常含有碱，树脂再生后即使经水洗，也常带碱性。
而一些脱色树脂（特别是弱碱性树脂）宜在微酸性下工作。
此时可通入稀盐酸，使树脂pH值下降至６左右，再用水正洗，反洗各一次。
（IONRESIN）树脂在使用较长时间后，由于它所吸附的一部分杂质（特别是大分子有机胶体物质）不易被常规的再生处理所洗脱，逐渐积累而将树脂污染，使树脂效能降低。
此时要用特殊的方法处理。
阳离子树脂受含氮的两性化合物污染，可用4%NaOH溶液处理，将它溶解而排掉；
阴离子树脂受有机物污染，可提高碱盐溶液中的NaOH浓度至
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