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離子交換的基本原理
2018-06-20 02:26:10admin 211603
離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯(lián)度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可

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離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯(lián)度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發(fā)生交換。一般來說,離子交換樹脂對價數(shù)較高的離子的選擇性較大。對于同價離子,則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中,原子序數(shù)較大的離子其水合半徑較小,陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對于強酸性陽離子交換樹脂來說,它對一些離子的選擇性順序為:Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。離子交換反應是可逆反應,但是這種可逆反應并不是在均相溶液中進行的,而是在固態(tài)的樹脂和溶液的接觸界面間發(fā)生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。  

以001×7強酸陽離子交換樹脂為例說明:  
001×7強酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂,其內部的網狀結構中有無數(shù)四通八達的孔道,孔道里面充滿了水分子,在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當原水當中的Ca2+,Mg2+等陽離子-擴散到樹脂的孔道中時,由于該樹脂對Ca2+,Mg2+等陽離子選擇性強于對H+的選擇性,,所以H+就與進入樹脂孔道中的Ca2+,Mg2+等陽離子發(fā)生快速的交換反應,Ca2+,Mg2+等陽離子被固定到樹脂交換基團上面,被交換下來的H+向樹脂的孔道中-擴散,最終擴散到水中。
(1)邊界水膜內的擴散  水中的Ca2+,Mg2+等陽離子向樹脂顆粒表面遷移,并擴散通過樹脂表面的邊界水膜層,到達樹脂表面;  
(2)交聯(lián)網孔內的擴散(或稱孔道擴散)   Ca2+,Mg2+等陽離子進入樹脂顆粒內部的交聯(lián)網孔,并進行擴散,到達交換點;  
(3)離子交換  Ca2+,Mg2+等陽離子與樹脂基團上的可交換的H+進行交換反應; 
(4)交聯(lián)網孔內的擴散  被交換下來的H+ 在樹脂內部交聯(lián)網孔中向樹脂表面擴散。  
(5)邊界水膜內的擴散   最終擴散到水中。 
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