交換容量

離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹(shù)脂或每毫升濕樹(shù)脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g（干）或 meq/mL（濕）；當(dāng)離子為一價(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)（對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)數(shù)）。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。1、總交換容量，表示每單位數(shù)量（重量或體積)樹(shù)脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。離子交換樹(shù)脂塔2、工作交換容量，表示樹(shù)脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹(shù)脂的交換容量，表明樹(shù)脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交換容量為再生交換容量的30～90%（對(duì)再生樹(shù)脂而言），后一比率亦稱為樹(shù)脂的利用率。在實(shí)際使用中，離子交換樹(shù)脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同而異?，F(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計(jì)算，在具體設(shè)計(jì)中，需憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實(shí)際運(yùn)行時(shí)復(fù)核之。離子樹(shù)脂交換容量的測(cè)定一般以無(wú)機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹(shù)脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，溶液中常含有高分子有機(jī)物，它們的尺寸較大，難以進(jìn)入樹(shù)脂的顯微孔中，因而實(shí)際的交換容量會(huì)低于用無(wú)機(jī)離子測(cè)出的數(shù)值。這種情況與樹(shù)脂的類型、孔的結(jié)構(gòu)尺寸及所處理的物質(zhì)有關(guān)。按化學(xué)反應(yīng)平衡原理，提高化學(xué)反應(yīng)某一方物質(zhì)的濃度，可促進(jìn)反應(yīng)向另一方進(jìn)行，故提高再生液濃度可加速再生反應(yīng)，并達(dá)到較高的再生水平。

離子交換樹(shù)脂的基本類型

(１) 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

   強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H ，故呈強(qiáng)酸性。樹(shù)脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3-，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H 與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強(qiáng)酸性樹(shù)脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。湘中樹(shù)脂. 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后，必須進(jìn)行再生處理，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行，使樹(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子，再與H 結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。a)陽(yáng)樹(shù)脂預(yù)處理：將樹(shù)脂用水洗至流出清水后，用2-4%NaOH浸泡4-8小時(shí)再用水洗至中性，再用5%鹽酸浸泡4-8小時(shí)，用水洗至pH6，待用。

(２) 弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

   弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基－COOH，能在水中離解出H 而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、1中性或微酸性溶液中(如PH5～14)起作用。湘中樹(shù)脂.弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂也是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生)。交換容量離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹(shù)脂或每毫升濕樹(shù)脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g（干）或meq/mL（濕）。

（3） 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂

   強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱四級(jí)胺基)－NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能在水中離解出OH－而呈強(qiáng)堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。當(dāng)離子為一價(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)（對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)數(shù)）。

(４) 弱堿性陰離子樹(shù)脂

    弱堿性陰離子樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH－而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.弱堿性陰離子樹(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。影響離子交換樹(shù)脂再生的因素有哪些離子交換樹(shù)脂再生長(zhǎng)度的好壞,和許多因素有關(guān),再生劑用量、濃度、溫度和流速等都是影響再生過(guò)程的主要因素。

離子交換樹(shù)脂的貯存

Lewatit 離子交換樹(shù)脂的貯存

 1、要保持樹(shù)脂的水分。Lewatit樹(shù)脂出廠時(shí)，其含水率是飽和的，在貯存過(guò)程中必須防止水分的消失。建議將離子交換樹(shù)脂儲(chǔ)存于干燥、沒(méi)有陽(yáng)光直射的室內(nèi).如發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂變干時(shí)，切忌將樹(shù)脂直接置于水中浸泡，而應(yīng)該將它置于飽和食1鹽水中浸泡，使樹(shù)脂緩慢膨脹，然后再逐漸稀釋食1鹽水溶液。5%的次氯1酸鈉溶液，控制流速2～4BV/h，通過(guò)量10～20BV，隨即用水洗滌，再用鹽水處理。 

2、應(yīng)將樹(shù)脂貯存在產(chǎn)品資料中推薦的合適溫度下。若貯存的溫度過(guò)高，容易引起樹(shù)脂交換基團(tuán)的分解和微生物污染。若貯存在水的冰點(diǎn)之下，會(huì)使樹(shù)脂內(nèi)的水分。如果樹(shù)脂，不能用機(jī)械方法處理，將其置于環(huán)境溫度中逐步解凍。在處理或使用前，應(yīng)當(dāng)使樹(shù)脂完全解凍。不能試圖去加速解凍過(guò)程。舉例來(lái)說(shuō),一價(jià)離子和二價(jià)離子相比較,一價(jià)電子不易被吸附,而二價(jià)離子則相對(duì)容易被吸附。

 3、防止樹(shù)脂受到污染。樹(shù)脂貯存時(shí)要避免和鐵容器、氧化劑和油類物質(zhì)直接接觸，以免樹(shù)脂被污染或被氧化降解。

 4、貯存期不要超過(guò)產(chǎn)品資料中的推薦值。

離子交換樹(shù)的物理結(jié)構(gòu)

一些不帶交換功能團(tuán)的大孔型樹(shù)脂也能夠吸附、分離多種物質(zhì)，例如化工廠廢水中的酚類物。大孔樹(shù)脂內(nèi)部的孔隙又多又大，表面積很大，活性中心多，離子擴(kuò)散速度快，離子交換速度也快很多，約比凝膠型樹(shù)脂快約十倍。使用時(shí)的作用快、，所需處理時(shí)間縮短。大孔樹(shù)脂還有多種優(yōu)點(diǎn)：耐溶脹，不易碎裂，耐氧化，耐磨損，耐熱及耐溫度變化，以及對(duì)有機(jī)大分子物質(zhì)較易吸附和交換，因而抗污染力強(qiáng)，并較容易再生。樹(shù)脂貯存時(shí)要避免和鐵容器、氧化劑和油類物質(zhì)直接接觸，以免樹(shù)脂被污染或被氧化降解。