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        什么是純水離子交換樹脂?

        來源:http://www.kvartal96.com/news392140.html  發布日期:2020-6-9 10:04:00 

        純水離子交換樹脂(ION EXCHANGE RESIN)的全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成的,是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物,通常是球形顆粒物,顏色主要是淡褐色透明、褐色透明、淡黃色透明、淡黃色不透明等。



        基本分類( Classification):
         
        根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類(或再分出中強酸和中強堿性類)。

        基本類型(Type):
         
        弱酸性陽離子樹脂 (Weak acid cation resin):
        這類樹脂含弱酸性基團,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。這種樹脂的酸性即離解性較弱,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)。舉例日本三菱的此類別型號就是被廣大電泳漆氧化這一塊所肯定的 RELITE WK60L,一般搭配強堿性陰離子樹脂DIAION UBA100X使用.
         
        強酸性陽離子樹脂 (Strong acid cation resin):
        這類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。這兩個離子交換樹脂反應使樹脂中的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。如上述的陽離子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。像日本三菱陽離子交換樹脂被廣泛使用的型號就有:DIAION SK1BL / DIAION UBK08 / DIAION PK216 等。
         
        弱堿性陰離子樹脂 (Weakly basic anion resin):
        這類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。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
         
        強堿性陰離子樹脂 (Strongly basic anion resin):
        這類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。這種樹脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進行再生。舉例日本三菱的此類別型號就是被廣大電泳漆氧化這一塊所肯定的 RELITE WK60L,一般搭配強堿性陰離子樹脂DIAION UBA100X使用.
         
        離子樹脂的轉型:
        以上是樹脂的四種基本類型。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。例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。
         
        吸附:
         
        對陽離子的吸附:
        高價離子通常被優先吸附,而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中,直徑較大的離子的被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下:
        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-
         
        對有色物的吸附:
        糖液脫色常使用強堿性陰離子樹脂,它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應產物)和還原糖的堿性分解產物的吸附較強,而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由于前兩者通常帶負電,而焦糖的電荷很弱。
        通常,交聯度高的樹脂對離子的選擇性較強,大孔結構樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大,在濃溶液中較小。
         
        顆粒尺寸(Size):
        離子交換樹脂通常制成球狀的小顆粒,它的尺寸也是非常重要。顆粒較細的,反應速度較大,但細顆粒對液體通過的阻力較大,需要較高的工作壓力;特別是濃糖液粘度高,這種影響更顯著。因此,樹脂顆粒的大小應選擇適當。如果樹脂粒徑在0.2mm(約為70目)以下,會明顯增大流體通過的阻力,降低流量和生產能力。
        樹脂顆粒大小的測定通常用濕篩法,將樹脂在充分吸水膨脹后進行篩分,累計其在20、30、40、50……目篩網上的留存量,以90%粒子可以通過其相對應的篩孔直徑,稱為樹脂的“有效粒徑”。多數通用的樹脂產品的有效粒徑在0.4~0.6mm之間。
        樹脂顆粒是否均勻以均勻系數表示。它是在測定樹脂的“有效粒徑”坐標圖上取累計留存量為40%粒子,相對應的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹脂(IR-120)的有效粒徑為0.4~0.6mm,它在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分別為:18.3%、41.1%、及31.3%,則計算得均勻系數為2.0。
         
        耐用性(Durability):
        樹脂顆粒使用時有轉移、摩擦、膨脹和收縮等變化,長期使用后會有少量損耗和破碎,故樹脂要有較高的機械強度和耐磨性。通常,交聯度低的樹脂較易碎裂,但樹脂的耐用性更主要地決定于交聯結構的均勻程度及其強度。如大孔樹脂,具有較高的交聯度者,結構穩定,能耐反復再生。
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