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  1. 津南大化工

    —— 離子交換樹脂、阻垢劑和草酸等水處理藥劑生產廠家,及使用服務公司

    離子交換樹脂的種類

      離子交換樹脂是帶有官能團、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物,用途于電力、石化、電子、食品、醫藥及污水處理等系統有分離、回收、純化和提純的作用,工程師楊工精通離子交換樹脂的種類、用途和使用,提出了離子交換樹脂種類的四種分類型式。

             

             

      一、根據外觀形狀及物理結構的分類
             
       離子交換樹脂是一種透明或半透明的球狀物質,因其組成不同,顏色各異,如苯乙烯樹脂呈黃色,也有呈黑色和赤褐色的,一般情況下,原料雜質多或交聯劑多,樹脂的顏色稍深,根據離子交換樹脂的外觀形狀及物理性質,如孔度、孔度分布、比表面、孔徑等,將其分類為凝膠((干態無孔,吸水后產生微孔))、大孔(樹脂內部無論干、濕或收縮、溶脹都存在著比凝膠型樹脂更大、更多的孔)和離子交換膜之三類樹脂。
      凝膠型樹脂是指經由純單體混合物聚合或縮合而成,外觀呈透明狀的均相凝膠結構離子交換樹脂,其骨架結構為微孔狀,離子通過由交聯大分子鏈間距離而形成的微孔(孔隙)擴散到交換基團附近而進行離子交換反應。凝膠樹脂中只有很小的化學結構孔而不存在物理孔(毛細孔),平均孔徑約1-2nm,且大小不一,是連續無間隔的產膠結構。這里的微孔會隨著交聯度的提高而減小,隨著凝膠體的溶脹而增大。極端的來看,處于干燥狀態的樹脂實際上是沒有孔隙的。 
       凝膠樹脂的主要優點有交換容量高于大孔型樹脂,合成工藝也更簡單,缺點是易于受到有機物的污染,這是因為孔徑小不利于離子運動,直徑較大的分子通過時容易堵塞網孔,再生時也不易洗脫。所以,常用合成方法是先采用懸浮共聚合或共縮聚工藝合成球狀基體,再經化學反應活化處理之,最后導入離子交換基團。目前,除高速流水處理系統外,一般的水處理大多采用凝膠型離子交換樹脂。
      大孔樹脂是指由單體聚合制造樹脂時,因摻入溶劑或其他致孔劑,聚合后又脫去溶劑或致孔劑,進而使骨架中留下許多永久性孔道的一類樹脂。因使用的溶劑或致孔劑不同,有的樹脂比表面積大,孔徑卻較??;反之,有的樹脂孔徑大,比表面積卻較小。這類樹脂與定義有差異,但一般不做嚴格的區分,統稱為大孔樹脂。
       大孔樹脂的孔徑一般能達到20-500nm,外觀呈半透明或不透明狀。提供了良好的通道,易于進行磺化或結合其他官能團,也允許較大的離子進入孔道。如在冶金過程中,會遇到聚合的大離子,此時相較于凝膠樹脂,大孔樹脂的交換速度和容量都高很多。大孔樹脂的比表面積可達1002/mg,相較于凝膠樹脂的12/mg大了很多。這使得大孔型交換樹脂的交換速度明顯高于凝膠型,且其耐滲 透壓沖擊能力也大得多。因大孔型的交聯度比凝膠型高,故其理化性質也較好,在耐有機物的污染、耐溫度沖擊甚至耐磨方面都優于凝膠型。

             

      二、按離子交換樹脂按作用和功能用途劃分種類
           
       離子交換樹脂作用和用途于水處理、電解質溶液的分離及精制、生化、藥物的提取、濃縮、分離、糖液脫鹽、脫色、濕法冶金中的提取及分離,所以按離子交換樹脂按作用和功能用途分類為交換用、脫色用、吸著用、電子交換(氧化還原)用等離子交換樹脂,其中含氧化還原基團的離子交換樹脂,能與溶液里的還原劑或氧化劑起反應,稱為電子交換樹脂。 

            

      三、根據母體的化學結構分類
            
       離子交換樹脂母體的化學結構是具有空間網狀結構骨架的特點,據其可分為苯乙烯系列、丙烯酸系列、酚醛類系列等離子交換樹脂。

             

      四、按離子交換樹脂中活性基團的性質分類:   
       樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類,所以根據離子交換樹脂中活性基團的性質可分為:強酸性、中等酸性、弱酸性;強堿性、中等堿性、弱堿性;氧化還原性等類型的離子交換樹脂。其中,含有酸性基團的離子交換樹脂,能同溶液里的陽離子起交換反應,稱為陽離子交換樹脂(陽離子樹脂又細分為鈉型和氫型);含有堿性基團的離子交換樹脂,能交換溶液里的陰離子,稱為陰離子交換樹脂(陰離子樹脂又細分為氯型和鈉型);同時含酸性和堿性基團的稱為兩性樹脂,因為它在溶液里能與堿或酸作用。
               

               

      離子交換樹脂使用
       業內常用的是根據離子交換樹脂中活性基團的性質分類,即強酸性、中等酸性、弱酸性;強堿性、中等堿性、弱堿性;氧化還原性,其使用如下:

       1、強酸性陽離子交換樹脂
       強酸性陽離子交換樹脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性,樹脂離解后,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽離子,這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。
       強酸性樹脂的離解能力很強,在酸性或堿性溶液中均能離解和產生離子交換作用。 
       樹脂在使用一段時間后,要進行再生處理,即用化學藥品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態,以供再次使用,如強酸性陽離子交換樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。 

       2、弱酸性陽離子交換樹脂 
       弱酸性陽離子交換樹脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解后余下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽離子吸附結合,從而產生陽離子交換作用。
       弱酸性陽離子交換樹脂離解性較弱,在低pH下難以離解和進行離子交換,只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5-14)起作用,這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。 

       3、強堿性陰離子交換樹脂 
       強堿性陰離子交換樹脂含有強堿性基團,如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強堿性,這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。 
       強堿性陰離子交換樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進行再生。 

       4、弱堿性陰離子交換樹脂 
       弱堿性陰離子交換樹脂含有弱堿性基團,如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH而呈弱堿性,這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產生陰離子交換作用。
       弱堿性陰離子交換樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附,只能在中性或酸性條件(如pH1-9)下工作,且可用Na2CO3、NH4OH進行再生。 

       5、離子樹脂的轉型 
       以上是樹脂的四種基本種類,在實際使用上,常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行,以適應各種需要,如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用,轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附,除去這些離子;反應時沒有放出H+,可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。這種樹脂以鈉型運行使用后,可用鹽水再生(不用強酸),又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用,工作時放出Cl-而吸附交換其他陰離子,它的再生只需用食鹽水溶液,氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3-)運行,強酸性樹脂及強堿性樹脂在轉變為鈉型和氯型后,就不再具有
    強酸性及強堿性,但它們仍然有這些樹脂的其他典型性能,如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。

            

         
       細節決定專業,由此楊工的離子交換樹脂的種類可以看出楊工在
    離子交換樹脂行業的高深專業水準了,專業高深說明為您提供的離子交換樹脂種類(如氯型陰離子交換樹脂、水處理離子交換樹脂、軟化水離子交換樹脂等)和服務(如離子交換樹脂檢測、如何用離子交換樹脂、離子交換樹脂能用多久、離子交換樹脂原理等)將會更好。

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