阴离子交换树脂

离子交换树脂什么是离子交换树脂?•离子:带有负电荷可水解的物质•交换:化学反应过程•树脂:高聚物可以发生化学反应的功能高分子离子交换树脂离子交换树脂的分类•有机合成高聚物,如.苯乙烯-丁二烯•粒子结构：凝胶型，大孔型•粒径分布：单分散，多分散•官能团：酸性（强或弱），碱性（强或弱）交联度=二乙烯基苯在基体中的摩尔分数交联度SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HOO其它交联剂交联度范围:0.5-80%典型值:4-20%交联使得树脂能够保持稳定的形态在非氧化性介质中树脂不溶解在不同极性的溶剂中树脂或溶胀或收缩氧化剂:双氧水,液氯，三价铁，氧气氧化剂使交联键断裂SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3H解交联机理HHO-OHHO.+.OHSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HO2SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HOOHSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HOOH树脂形态基体:二乙烯基苯交联聚苯乙烯结构微孔:2nm孔径(凝胶型)中等孔:2-50nm孔径大孔:50nm1nm=10-9m凝胶微孔结构局部凝胶整体大孔结构凝胶结构凝胶型树脂粒子透明无内表面微孔孔径3nm外表面积200-400cm2/g凝胶结构(透明)均匀的微孔分布便于均相离子交换典型交联度:4-10%均匀的官能团分布SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3H大孔结构大孔型树脂粒子不透明内表面积800m2/g微孔孔径2nm大孔孔径100nm外表面积200-400cm2/g凝胶相有大的表面积大孔，空穴使得水或反应物在粒子内的扩散更加迅速大孔结构(不透明)聚合反应时存在惰性溶剂(致孔剂)，反应结束后使溶剂挥发，大孔便形成了典型交联度:12-20%SO3H强酸NR2弱碱NR3+X-强碱CO2H弱酸CH2CO2HNCH2CO2H螯合树脂NHCH2PO3H2螯合树脂NH-C-NH2S螯合树脂Resingroup钯掺杂树脂官能化离子交换树脂的离子基团键和在高聚物基体上:结构阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂-SO3-弱酸性阳离子交换树脂-COO-阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂-NR3+弱碱性阴离子交换树脂-NH2/-NR2溶液中的离子交换动力学强酸型SO3-H+完全电离选择性NaH耐斯特层(快速膜渗透动力学)H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+Na+Na+Na+Na+Na+穿过带电荷的膜快速扩散完全电离SAC,SBA溶液中的离子交换动力学耐斯特层(快速膜渗透动力学)H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+Na+Na+Na+Na+Na+快速的离子交换完全电离SAC,SBA溶液中的离子交换动力学耐斯特层(快速膜渗透动力学)H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+Na+Na+Na+Na+Na+粒子内部达到平衡状态Na泄漏发生当粒子内平衡速率(H+扩散到表面)小于Na+穿过膜扩散速率达到工作交换量后发生离子泄漏完全电离SAC,SBAR-SO3HR-SO3-+H+R-COOHR-COO-+H+阳离子交换树脂的电解:解离(弱酸性):解离(强酸性):结构失效(弱酸性):2R-CO2H+CaSO42R-CO2H+CaHCO3R-CO2H+NaOHR-CO2Na+HOH2R-CO2Ca+HOH+CO22R-CO2Ca+H2SO4弱酸性阳离子交换树脂的反应:结构R-SO3Na+HClR-SO3H+NaCl2R-CO2Ca+H2SO42R-CO2H+CaSO4阳离子交换树脂的再生再生(弱酸性):再生(强酸性):结构reversible强酸型阳离子交换树脂的选择性Al3+Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Ni2+Cd2+Cu2+Co2+Zn2+Fe2+Mg2+Mn2+Ag+K+NH4+Na+Li+H+Na+SelectivityCoefficientDVB4%8%12%16%H+1111Na+1,31,51,71,9NH4+1,61,952,32,5Mg2+2,42,52,62,8Ca2+3,43,94,65,8Sr2+3,854,956,258,1Ba2+6,158,711,616,5Al3+Ca2+H+Na+进水产品什么是离子?Cl-Na+通直流电盐:(NaCl)当酸，碱，盐(电解质)溶于水中时,它们以等摩尔量的正电荷粒子与负电荷粒子的形式进入水中（电离）。电解质在水中不会以分子状态存在。带电粒子在水中无规分布并可以自由移动。这些带电粒子被称为离子。阳离子阴离子Na+Cl-K+NO3-NH4+SO42-Ca2+HCO3-Mg2+SiO2+-阳极阴极各种水及其来源-地表水(溪流，河，池塘，湖，海水，盐水，水库)-地下水(泉水，井水)-降水(雨，雪，冰雹)-自来水-废水(民用，商业，工业)工业用水-洗衣店,纺织,制革-水泥，混凝土-造纸-玻璃陶瓷-橡胶-金属加工-摄像-发电-重工业在饮用水上的应用-家庭-游泳池-酿酒厂,蒸馏车间-罐装食品,食用油与人造奶油工厂-糖及淀粉厂,乳制品,面包店-医药工业-农业-饮料行业(可口可乐，百事可乐)工业水处理使用离子交换树脂处理水简单而经济，可以达到任何要求的纯度（例如可以制取高纯水）-发电站-炼油厂-石化/医药工业-造纸工业-食品-家用电器-医疗技术-电子工业待处理水的水源水质决定了树脂类型与处理工艺SiO2SiO2CO2/H2O--degasserSiO2SiO2H2OH2OHCO3-Mg2+H+NO3-Ca2+Cl-SO42+OrganicsOrganicsOrganicsOrganicsOrganicsDecationizationDemineralizationSBACl软化处理后的水质SACNaWACHformSACHformWBAFreebaseSBAOHform水处理Ca2+Mg2+HCO3-Cl-NO3-SiO2SO42+原水分析暂时硬度(以CNP80除去)永久硬度(以S100除去)TotalhardnessOrganicsSusp.MaterialNa+K+NH4+水的预处理-絮凝:-加入石灰-Fe/Al盐-机械过滤:-磺化煤-砂砾-过滤:-活性炭-吸附树脂Ca2+Mg2+Cl-SiO2OrganicsNa+K+NH4+中性交换(除硝酸根)Na+K+NH4+Cl-NO3-SO42+CO2/H2O--degasserCO2/H2O--degasserDealkalizationNa+K+NH4+Cl-NO3-SO42+机械过滤脱盐混床CO2AirSACSBASAC进水SAB化学品顺流技术CO2Air进水浮床系统脱盐水SAC化学品SBASACSBA悬浮固体有机物SiO2Na+K+NH4+Mg2+Ca2+SO42-NO3-Cl-HCO32-总硬度碳酸盐硬度永久硬度天然水的构成阳离子阴离子软化除去碱土金属离子!SSorganicsSiO2Na+K+NH4+Mg2+Ca2+SO42-NO3-Cl-HCO32-总硬度SSOrganikaSiO2Na+K+NH4+Na+SO42-NO3-Cl-HCO32-碱土金属离子(Ca,Mg,Sr,Ba)被碱金属离子(Na,K)替代