離子交換樹脂的工作原理

在離子交換過(guò)程中，水中的陽(yáng)離子(如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽(yáng)離子交換樹脂上的H+ 進(jìn)行交換，水中陽(yáng)離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中。 水中的陰離子(如Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂上的OH-進(jìn)行交換，水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的OH- 交換到水中。而H+ 與OH- 相結(jié)合生成水，從而達(dá)到脫鹽的目的。

離子交換機(jī)理：化學(xué)吸附

歷程：

與液固相反應(yīng)的歷程類似，

①溶液內(nèi)離子擴(kuò)散至樹脂表面，

②由表面擴(kuò)散到樹脂內(nèi)部，

③離子交換，

④被交換的離子從樹脂內(nèi)部擴(kuò)散至表面，

⑤被交換的離子再擴(kuò)散至溶液中，

控制步驟為內(nèi)擴(kuò)散。

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1.離子交換樹脂含有一定水份，不宜露天存放，儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中應(yīng)保持濕潤(rùn)，以免風(fēng)干脫水，使樹脂破碎，如貯存過(guò)程中樹脂脫水了，應(yīng)先用濃食鹽水（10%）浸泡，再逐漸稀釋，不得直接放入水中，以免樹脂急劇膨脹而破碎。

2冬季儲(chǔ)運(yùn)使用中，應(yīng)保持在5-40℃的溫度環(huán)境中，避免過(guò)冷或過(guò)熱，影響質(zhì)量，若冬季沒有保溫設(shè)備時(shí)，可將樹脂貯存在食鹽水中，食鹽水濃度可根據(jù)氣溫而定。

3離子交換樹脂的工業(yè)產(chǎn)品中，常含有少量低聚合物和未參加反應(yīng)的單體，還含有鐵、鉛、銅等無(wú)機(jī)雜質(zhì)，當(dāng)樹脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時(shí)，上述物質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)入溶液中，影響出水質(zhì)量，因此，新樹脂在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理，一般先用水使樹脂充分膨脹，然后，對(duì)其中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)（主要是鐵的化合物）可用4-5%的稀鹽酸除去，有機(jī)雜質(zhì)可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去，洗到近中性即可。如在醫(yī)藥制備中使用，須用乙醇浸泡處理。 上海專業(yè)MB20樹脂哪家專業(yè)上海純超環(huán)保出售上海純超環(huán)保出售。

四、交換原理

離子交換樹脂是通過(guò)其可交換的活性離子A+與溶液中的自由離子B+交換完成對(duì)B+去除的。

4.1 離子交換過(guò)程

離子交換過(guò)程包含五個(gè)步驟：1B+自溶液擴(kuò)散至樹脂表面；2B+自樹脂表面進(jìn)入樹脂內(nèi)部的活性中心；3B+與RA在活性中心上發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；4A+離子自樹脂內(nèi)部擴(kuò)散到樹脂表面；5A+離子從樹脂表面擴(kuò)散至溶液中。如圖所示：

4.2 影響因素

影響交換速度的因素主要有以下幾方面：

1）顆粒大小：顆粒越小，有利于提高交換速度

2）交聯(lián)度：交聯(lián)度越低樹脂越易膨脹，在樹脂內(nèi)部擴(kuò)散就越容易

3）離子化合價(jià)：離子在樹脂中擴(kuò)散時(shí)，和樹脂骨架間存在庫(kù)倫引力。離子化合價(jià)越高，這種引力越大，因此擴(kuò)散速率就越小。

4）離子的大小：小離子的交換速度比較快，大分子會(huì)和樹脂骨架碰撞，速度較慢

5）攪拌速率：當(dāng)液膜控制時(shí)，增加攪拌速率會(huì)使交換速度增加。但增大到一定程度后再繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速，對(duì)交換速度影響就比較小。

6）溶液濃度：

(４) 膨脹度

離子交換樹脂含有大量親水基團(tuán)，與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹脂中的離子變換時(shí)，如陽(yáng)離子樹脂由H+轉(zhuǎn)為Na+，陰樹脂由Cl－轉(zhuǎn)為OH－，都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹，增大樹脂的體積。通常，交聯(lián)度低的樹脂的膨脹度較大。在設(shè)計(jì)離子交換裝置時(shí)，必須考慮樹脂的膨脹度，以適應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)樹脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹脂體積變化。

(５) 耐用性

樹脂顆粒使用時(shí)有轉(zhuǎn)移、磨擦、膨脹和收縮等變化，長(zhǎng)期使用后會(huì)有少量損耗和破碎，故樹脂要有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。通常，交聯(lián)度低的樹脂較易碎裂，但樹脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強(qiáng)度。如大孔樹脂，具有較高的交聯(lián)度者，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能耐反復(fù)再生 。 MB20樹脂上海純超環(huán)保質(zhì)量服務(wù)。

大孔樹脂內(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，約比凝膠型樹脂快約十倍。使用時(shí)的作用快、效率高，所需處理時(shí)間縮短。大孔樹脂還有多種優(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。

4、離子交換樹脂的離子交換容量

離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹脂或每毫升濕樹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。

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