詳情
離子交換樹脂是一種含有交換離子、網狀結構和不溶于水的聚合物化合物,一般為球形微粒。
根據基體的不同,離子交換樹脂可分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸樹脂。其化學活性基團的類型決定了樹脂的主要性質和種類,可分為陰離子樹脂和陽離子樹脂,它們分別與溶液中的陽、陰離子進行離子交換。陽離子型樹脂可分為強酸性和弱酸性兩種,陰離子樹脂可分為強堿性和弱堿性兩種類型(也可分為中強酸和中強堿性)。
對溶液中不同離子具有不同的親和力,離子交換樹脂對其吸附具有選擇性,樹脂交換吸附對各種離子的強度有一般規(guī)律,但不同的樹脂可稍有差別。重要規(guī)則如下:
與陽離子的吸附
價格高的離子通常是有吸附能力的,而低價離子則很弱。同價態(tài)離子中,直徑較大的離子吸附能力較強。陽離子的吸附順序如下:
Fe3>Al3>Pb2>Ca2>Mg2>K>Na>H。
對陰離子的吸附
強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為:
SO42->NO3->Cl->HCO3->OH-
弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下:
離子交換樹脂在水處理領域的需求量很大,用于脫除水中各種陰陽離子,當前離子交換樹脂的消耗主要集中在熱電廠純水處理,其次是原子能、半導體、電子等行業(yè)。
2)食品行業(yè)
它可以應用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)設備中。如:高果糖漿的制造方法是將玉米中淀粉提取出來后,再經水解反應產生葡萄糖和果糖,然后經過離子交換處理,就可以生產高果糖漿,在食品工業(yè)中,離子交換樹脂僅次于水處理。
3)制藥業(yè)
有機合成中常用的酸堿催化劑作酯化、水解、酯交換、水合等反應。以離子交換樹脂代替無機酸、堿,同樣可以進行上述反應,且優(yōu)點更多。例如樹脂可以重復使用,產品容易分離,反應器不受腐蝕,不污染環(huán)境,易于控制等。
甲基乙烯基甲醚(MTBE)的制備,是異丁烯與甲醇反應而成的大孔離子交換樹脂,替代了原來的四乙基鉛,污染環(huán)境。
5)環(huán)保
在環(huán)保領域,離子交換樹脂已得到廣泛應用。當前,在很多水或非水溶液中都含有有毒的離子或非離子物質,這些樹脂可以回收利用,例如從電鍍廢液中去除金屬離子,回收電影制片廢液中有用物質等。
6)濕法冶金和其它
利用離子交換樹脂可從貧鈾礦中分離、濃縮、凈化鈾,并提取稀土和貴金屬。
根據基體的不同,離子交換樹脂可分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸樹脂。其化學活性基團的類型決定了樹脂的主要性質和種類,可分為陰離子樹脂和陽離子樹脂,它們分別與溶液中的陽、陰離子進行離子交換。陽離子型樹脂可分為強酸性和弱酸性兩種,陰離子樹脂可分為強堿性和弱堿性兩種類型(也可分為中強酸和中強堿性)。
對溶液中不同離子具有不同的親和力,離子交換樹脂對其吸附具有選擇性,樹脂交換吸附對各種離子的強度有一般規(guī)律,但不同的樹脂可稍有差別。重要規(guī)則如下:
與陽離子的吸附
價格高的離子通常是有吸附能力的,而低價離子則很弱。同價態(tài)離子中,直徑較大的離子吸附能力較強。陽離子的吸附順序如下:
Fe3>Al3>Pb2>Ca2>Mg2>K>Na>H。
對陰離子的吸附
強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為:
SO42->NO3->Cl->HCO3->OH-
弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下:
OH->檸檬酸根3->SO42->酒石酸根2->;草酸根2->PO43->NO2->Cl->;醋酸根->HCO3-
離子交換樹脂應用領域
1)水處理離子交換樹脂在水處理領域的需求量很大,用于脫除水中各種陰陽離子,當前離子交換樹脂的消耗主要集中在熱電廠純水處理,其次是原子能、半導體、電子等行業(yè)。
2)食品行業(yè)
它可以應用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)設備中。如:高果糖漿的制造方法是將玉米中淀粉提取出來后,再經水解反應產生葡萄糖和果糖,然后經過離子交換處理,就可以生產高果糖漿,在食品工業(yè)中,離子交換樹脂僅次于水處理。
3)制藥業(yè)
醫(yī)藥行業(yè)離子交換樹脂的開發(fā)對于開發(fā)新1代抑菌素和提高原抑菌素質量具有重要作用,開發(fā)成功的鏈霉素就是一個突出的例子,近年來在中藥提取等方面也進行了一些研究。
4)石油化工合成化工
有機合成中常用的酸堿催化劑作酯化、水解、酯交換、水合等反應。以離子交換樹脂代替無機酸、堿,同樣可以進行上述反應,且優(yōu)點更多。例如樹脂可以重復使用,產品容易分離,反應器不受腐蝕,不污染環(huán)境,易于控制等。
甲基乙烯基甲醚(MTBE)的制備,是異丁烯與甲醇反應而成的大孔離子交換樹脂,替代了原來的四乙基鉛,污染環(huán)境。
5)環(huán)保
在環(huán)保領域,離子交換樹脂已得到廣泛應用。當前,在很多水或非水溶液中都含有有毒的離子或非離子物質,這些樹脂可以回收利用,例如從電鍍廢液中去除金屬離子,回收電影制片廢液中有用物質等。
6)濕法冶金和其它
利用離子交換樹脂可從貧鈾礦中分離、濃縮、凈化鈾,并提取稀土和貴金屬。