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標題:
離子交換樹脂的原理
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作者:
智測通儀
時間:
2025-9-16 08:08
標題:
離子交換樹脂的原理
一、離子交換樹脂的結構基礎
骨架結構:
離子交換樹脂由高分子聚合物(如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物)構成三維網(wǎng)狀骨架,提供機械強度和化學穩(wěn)定性。骨架上的交聯(lián)度(二乙烯基苯含量)影響樹脂的孔隙率和交換容量:交聯(lián)度越高,孔隙率越低,但機械強度和選擇性增強。
功能基團:
骨架上通過化學鍵連接固定離子(如磺酸基團 ?SO3??、季銨基團 ?N(CH3?)3+?)和可交換的活性基團(如 H+、Na+、OH?、Cl?)。功能基團的類型決定了樹脂的酸堿性及交換離子的種類。
二、離子交換反應的本質
可逆交換過程
:
樹脂上的固定離子(如
?SO3??
)與溶液中的同性離子(如
Na+
)發(fā)生交換反應,生成可溶于水的產(chǎn)物(如
H+
或
OH?
),同時樹脂吸附溶液中的目標離子。例如:
陽離子交換
:
R?SO3??H++Na+?R?SO3??Na++H+
陰離子交換
:
R?N(CH3?)3+?OH?+Cl??R?N(CH3?)3+?Cl?+OH?
動態(tài)平衡
:
交換反應是可逆的,當樹脂吸附的離子達到飽和時,可通過再生劑(如
HCl
、
NaOH
)將吸附的離子置換下來,恢復樹脂的交換能力。
三、離子交換的選擇性規(guī)律
樹脂對不同離子的交換能力遵循特定順序,主要受離子價態(tài)、水合離子半徑及樹脂功能基團性質影響:
陽離子交換選擇性(高價離子優(yōu)先):
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+?>Na+>H+>Li+
陰離子交換選擇性(高價離子優(yōu)先):
SO42??>NO3??>Cl?>HCO3??>OH?>F?
影響因素:
離子價態(tài)
:高價離子(如
Fe3+
)與樹脂功能基團的靜電作用更強,交換能力顯著高于低價離子。
水合離子半徑
:半徑越小,離子越易進入樹脂孔隙,交換能力越強(如
Li+
半徑雖小,但因水合作用強,交換能力低于
Na+
)。
樹脂類型
:強酸性樹脂(如磺酸基)對
H+
吸附較弱,弱酸性樹脂(如羧酸基)對
H+
吸附較強。
作者:
麻辣王子本子
時間:
2025-11-12 15:41
非常實用,馬上試試。
作者:
淺酌
時間:
2025-11-15 14:29
這個帖子太有用了,解決了我的大問題。
作者:
淺酌
時間:
2025-11-27 00:22
感謝分享這么好的內容!
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