离子交换树脂是什么？
2018-11-14 15:49:14
admin 
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随着污水处理(lǐ)要求越来越高，污水中有(yǒu)些杂质需要通过离子交换的方式来净化。那么就要用(yòng)到离子交换树脂，离子交换树脂能(néng)够有(yǒu)效地通过离子吸附相反電(diàn)荷的离子，达到净化的效果。今天小(xiǎo)编就和大家介绍一下离子交换树脂是什么？
随着污水处理(lǐ)要求越来越高，污水中有(yǒu)些杂质需要通过离子交换的方式来净化。那么就要用(yòng)到离子交换树脂，离子交换树脂能(néng)够有(yǒu)效地通过离子吸附相反電(diàn)荷的离子，达到净化的效果。今天小(xiǎo)编就和大家介绍一下离子交换树脂是什么？
什么是离子交换树脂？
离子交换是一种可(kě)逆的化學(xué)反应，其中溶解的离子从溶液中除去，并用(yòng)相同或相似電(diàn)荷的其他(tā)离子代替。离子交换树脂本身不是化學(xué)反应物(wù)，而是促进离子交换反应的物(wù)理(lǐ)介质。树脂本身由形成烃网络的有(yǒu)机聚合物(wù)组成。整个聚合物(wù)基质是离子交换位点，其中带正電(diàn)离子（阳离子）或带负電(diàn)离子（阴离子）的所谓“官能(néng)团”固定在聚合物(wù)网络上。这些官能(néng)团容易吸引相反電(diàn)荷的离子。
离子交换树脂的物(wù)理(lǐ)特性是什么？
离子交换树脂的几何形状，尺寸和结构可(kě)以在不同类型之间变化。大多(duō)数离子交换交换系统使用(yòng)由微小(xiǎo)的多(duō)孔微珠组成的树脂床，尽管一些系统，例如用(yòng)于電(diàn)渗析的系统，使用(yòng)片状网状树脂。离子交换树脂珠通常是小(xiǎo)的和球形的，半径仅為(wèi)0.25至1.25毫米。根据应用(yòng)和系统设计，树脂珠粒可(kě)具有(yǒu)均匀的粒度或高斯尺寸分(fēn)布。大多(duō)数应用(yòng)使用(yòng)凝胶树脂珠，具有(yǒu)半透明的外观，并提供高容量和化學(xué)效率。大孔树脂由于其不透明的白色或黄色外观而可(kě)识别，通常保留用(yòng)于苛刻条件，因為(wèi)它们具有(yǒu)相对较高的稳定性和耐化學(xué)性。
离子交换树脂组化學(xué)特性是什么？
离子交换树脂基质通过在称為(wèi)聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物(wù)具有(yǒu)更强，更有(yǒu)弹性的结构和更大的容量（按體(tǐ)积计）。虽然大多(duō)数离子交换树脂的化學(xué)组成是聚苯乙烯，但某些类型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）制造的。然后树脂聚合物(wù)经历一种或多(duō)种化學(xué)处理(lǐ)以将官能(néng)团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能(néng)团使离子交换树脂具有(yǒu)分(fēn)离能(néng)力，并且从一种树脂到下一种树脂会有(yǒu)很(hěn)大差异。
离子交换树脂有(yǒu)哪些类型？
强酸阳离子（SAC）交换树脂
强酸阳离子树脂由具有(yǒu)磺酸盐（SO 3 -）官能(néng)团的聚苯乙烯基质组成，该官能(néng)团带有(yǒu)钠离子（Na 2+）用(yòng)于软化应用(yòng)，或氢离子（H +）用(yòng)于脱矿质
弱酸阳离子（WAC）交换树脂
弱酸阳离子树脂由丙烯酸聚合物(wù)组成，该聚合物(wù)已用(yòng)硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能(néng)团。由于它们对氢离子（H +）的高亲和力，弱酸阳离子树脂通常用(yòng)于选择性地除去与碱度相关的阳离子。
强碱阴离子（SBA）交换树脂
强碱阴离子树脂通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成，以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子是通过应用(yòng)三甲胺生产的，其产生氯离子（Cl -），而2型强碱阴离子树脂是通过应用(yòng)二甲基乙醇胺生产的，其产生氢氧根离子（OH -）。
弱碱阴离子（WBA）交换树脂
弱碱阴离子树脂通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成，然后用(yòng)二甲胺胺化。弱碱阴离子树脂的独特之处在于它们不具有(yǒu)可(kě)交换的离子，因此用(yòng)作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。
螯合树脂。螯合树脂是最常见的特种树脂类型，用(yòng)于选择性去除某些金属和其他(tā)物(wù)质。在大多(duō)数情况下，树脂基质由聚苯乙烯组成，尽管多(duō)种物(wù)质用(yòng)于官能(néng)团，包括硫醇，三乙基铵和氨基膦等。
离子交换树脂如何工作？
要完全了解离子交换树脂的工作原理(lǐ)，首先要了解离子交换反应的原理(lǐ)非常重要。简而言之，离子交换是带電(diàn)粒子或离子的可(kě)逆交换与相同電(diàn)荷的交换。当存在于不溶性离子交换树脂基质上的离子有(yǒu)效地与周围溶液中存在的类似電(diàn)荷的离子交换位置时，会发生这种情况。
离子交换树脂以这种方式起作用(yòng)，因為(wèi)其官能(néng)团是基本上固定的离子，其永久地结合在树脂的聚合物(wù)基质中。这些带電(diàn)离子将容易与相反電(diàn)荷的离子键合，这些离子通过施加抗衡离子溶液而被输送。这些反离子将继续与官能(néng)团结合，直至达到平衡。
在离子交换循环期间，将待处理(lǐ)的溶液加入离子交换树脂床中并使其流过珠粒。当溶液移动通过离子交换树脂时，树脂的官能(néng)团吸引溶液中存在的任何抗衡离子。如果官能(néng)团对新(xīn)抗衡离子的亲和力大于已存在的那些，则溶液中的离子将移除现有(yǒu)的离子并取代它们，通过共享的静電(diàn)吸引力与官能(néng)团键合。通常，离子的尺寸和/或价数越大，其与相反電(diàn)荷的离子的亲和力就越大。
让我们将这些概念应用(yòng)于典型的离子交换水软化系统。在该实施例中，软化机理(lǐ)由阳离子交换树脂组成，其中磺酸根阴离子（SO 3 -）官能(néng)团固定在离子交换树脂基质上。然后将含有(yǒu)钠阳离子（Na +）的抗衡离子溶液施加到树脂上。通过静電(diàn)吸引将Na +保持在固定的SO 3 -阴离子上，在树脂中产生净中性電(diàn)荷。在活性离子交换循环期间，将含有(yǒu)硬离子（Ca 2+或Mg 2+）的流加入到阳离子交换树脂中。自SO 3 -官能(néng)团对硬度阳离子的亲和力大于对Na +离子的亲和力，硬离子取代Na +离子，然后Na +离子作為(wèi)处理(lǐ)流的一部分(fēn)流出离子交换单元。另一方面，硬度离子（Ca 2+或Mg 2+）由离子交换树脂保留。
树脂再生是什么？
随着时间的推移，污染物(wù)离子与离子交换树脂中的所有(yǒu)可(kě)用(yòng)交换位点结合。一旦树脂耗尽，必须通过所谓的再生循环将其恢复以供进一步使用(yòng)。在再生循环期间，通过施加浓缩的再生溶液基本上逆转离子交换反应。根据树脂的类型和手头的应用(yòng)，再生剂可(kě)以是盐，酸或苛性碱溶液。随着再生循环的进行，离子交换树脂释放污染物(wù)离子，将它们交换為(wèi)再生溶液中存在的离子。污染物(wù)离子将作為(wèi)再生剂流出物(wù)流的一部分(fēn)离开离子交换系统，并且需要被适当地排出。在大多(duō)数情况下，在下一个活性离子交换循环之前冲洗树脂以除去任何残留的再生剂。
离子交换树脂结构：
水处理(lǐ)应用(yòng)的现代合成离子交换树脂在第二次世界大战期间被开发和完善。目前使用(yòng)的大多(duō)数树脂具有(yǒu)苯乙烯 - 二乙烯基苯共聚物(wù)珠粒结构。该结构赋予离子交换树脂珠粒一定的物(wù)理(lǐ)性质。用(yòng)于水处理(lǐ)树脂的另一种重要的树脂珠结构是丙烯酸树脂结构。丙烯酸树脂的操作性能(néng)与等效的苯乙烯 - 二乙烯基苯树脂的操作性能(néng)不同。在不知道特定地点的运行条件的情况下，不能(néng)说哪种树脂结构“更好” 。“更好”的树脂会具有(yǒu)与现场运行参数最佳匹配的运行特性，从而最大限度地提高运营效率和成本效益。
树脂结构的另一个不同之处在于凝胶和大孔树脂之间的差异。凝胶树脂是美國(guó)最广泛使用(yòng)的树脂。在对主要实验室进行分(fēn)析的离子交换树脂样品的分(fēn)析中，只有(yǒu)约2％是大孔树脂样品。凝胶树脂通常可(kě)以表征為(wèi)在树脂结构中具有(yǒu)较小(xiǎo)的孔，较高的初始交换容量和较低的購(gòu)买价格，而不是相同类型的大孔树脂。由于较大的孔结构，大孔树脂通常被认為(wèi)更容易洗脱污垢，并且它们通常可(kě)以在更恶劣的操作环境中更好地站立。
树脂结构的最新(xīn)发展是均匀粒径（UPS）树脂的可(kě)用(yòng)性。树脂制造工艺先前以高斯分(fēn)布模式（钟形曲線(xiàn)）从小(xiǎo)到大制造树脂珠。如今，几家制造商(shāng)已经完善了制造工艺，使树脂珠粒基本上形成一种粒径。这為(wèi)树脂产生了几种独特的操作特性，使制造商(shāng)能(néng)够提供更适合特定应用(yòng)的树脂。一般而言，关于脱矿质和软化应用(yòng)，UPS树脂将使用(yòng)较少的水冲洗，反冲洗。使用(yòng)较少的水，并且对于给定的床深度具有(yǒu)较低的压降。但是，除非密切监视和控制系统否则这些优点可(kě)能(néng)会被忽视，因此可(kě)能(néng)无法正常使用(yòng)。如果為(wèi)家庭或商(shāng)业市场设计的系统可(kě)没有(yǒu)充分(fēn)利用(yòng)UPS树脂所需的控制或监控设备，则应使用(yòng)控制和监控系统构建工业系统，以便用(yòng)户利用(yòng)这些树脂。
水天蓝环保是一家专业从事环保水处理(lǐ)的高新(xīn)技术企业，主要生产经营离子交换树脂、实验室废水处理(lǐ)设备以及配套的工业自动化成套设备。致力于工业水处理(lǐ)环保。公司具有(yǒu)完整的环保水处理(lǐ)系统集成和全面的技术服務(wù)综合能(néng)力。
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