可对硬水高效软化的树脂材料的制备

离子交换树脂的基本类型
按孔隙结构分类
离子交换树脂按孔隙结构分凝胶型和大 孔型两种。
凝胶型树脂
大孔型树脂
凝胶型树脂
凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有 毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细 的孔隙，通常称为显微孔。湿润树脂的平均孔径为2～ 4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。
+ -
CH2
CH
SO3H
SO3H
两性树脂的合成原料
• 试剂：硫酸（化学纯），偶氮二异丁氰 （化学纯），氯化钙（化学纯），苯乙烯， 二乙烯苯交联剂，异庚烷致孔剂和过氧化 苯甲酰和偶氮二异丁氰引发剂，去离子水， 聚乙烯醇，氯化钠，二氯乙烷，氯甲醚， 三甲胺，氯化锌，丙酮，
预计效果
• 一，合成的两性树脂为大孔型树脂。 • 二，对于相同硬度的硬水，可以在更短的 时间内将其软化，且软化效果显著。 • 三，可以软化高硬度的硬水。 • 四，再生能力较强，再生成本低。
离子交换树脂的工作原理
等）与阳离子交换树脂上的H+ 进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上 的H+交换到水中。 水中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）与阴离子交换树脂上的OH-进行交换，水 中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH- 交换到水中。而H+ 与OH- 相结合生 成水，从而达到脱盐的目的(见下页图) 。
2.1.2大孔型树脂
大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活 性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很 多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、 效率高，所需处理时间缩短。
大孔吸附树脂
创新性之所在
• 一，改变树脂粒子孔型大小： • 目前所使用的聚苯乙烯磺酸钠为凝胶型树脂，孔隙很小，交换空间 小，而两性树脂材料为大孔型树脂，有更大的交换空间，在单位时间 内交换的粒子更多。 • 二，提高反应速率： • 两性树脂是在同一粒树脂内部兼有阴离子和阳离子交换基团，由 于阴阳基团在同一树脂内相互作用，因此可以提高反应速率并改变离 子交换平衡性质。（《现代离子交换专论》徐和德，陆谦生等译） • 三，提高水的纯净度 • 聚苯乙烯磺酸钠在与钙，镁离子发生交换之后，钠离子便进入了 水溶液中，对于水的纯度有了影响。而两性树脂不会带入新的杂质离 子。 • 四，降低再生成本 • 聚苯乙烯磺酸钠在再生时需要高浓度的氯化钠溶液，而两性树脂 仅需要热水即可再生，大大降低了其成本。
硬水及其危害
• 所谓"硬水"是指水中所溶的矿物质成分多， 尤其是钙和镁。硬水并不对健康造成直接 危害，但是会给生活带来好多麻烦，比如 用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤 效率减低等。
现代科技对硬水的软化
• 一，沉淀法 • 用石灰、纯碱等软水剂处理，使水中Ca2+、Mg2+生成 沉淀析出，过滤后即得软水，其中的锰、铁等离子也可除 去。 此方法软化效果不佳，且用量不易控制。 • 二，煮沸法 • （只适用于暂时硬水）煮沸暂时硬水时的反应： Ca(HCO3)2=CaCO3 ↓+H2O+CO2↑ • Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑ 由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸镁在进一 步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁： MgCO3 +H2O = Mg(OH)2↓+CO2↑ 此方法不仅需要消耗 大量能量，且生成大量杂质。
在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+
目前所使用的硬水软化材料——聚苯乙 烯磺酸钠
• 一，主要原理：
目前所使用的硬水软化材料——聚 苯乙烯磺酸钠
• 总体概况： • 目前所使用的硬水软化的树脂材料主要有三 种，一是聚苯乙烯磺酸钠，二是强酸型离子交换 树脂，三是强碱性离子交换树脂。 • 离子交换树脂净化水的效率很高，如自来水 经过二十八次重复蒸馏后的电阻率为两千三百万 欧姆厘米，而一次离子交换净水后可达二千万欧 姆厘米。 • 目前制备树脂材料的聚苯乙烯磺酸钠主要是凝 胶型树脂，凝胶型树脂在在干态下由于聚合物链 的收缩作用而没有孔的存在，在吸水时润张，在 大分子链节间形成很微细的孔隙。 •
现代科技对硬水的软化
• 三，电渗析法 • 用直流电源作动力，使水中的离子选择性地透过树脂交换膜而获得 软水。 • 四，磁化法 • 使水流过一个磁场，钙、镁盐类分子间引力减小，不易产生坚硬水 垢。 • 五，离子交换法 • 原理：用无机或者有机物组成一混合凝胶，形成交换剂核，四周包围 两层不同电荷的双电层，水通过后可发生离子交换。 • 阳离子交换剂：含H+、Na+固体与Ca+、Mg2+离子交换 • 阴离子交换剂：含碱性物质，能与水中阴离子交换
两性离子交换树脂的合成思路
CH2=CH + CH2=CHCl + CH2=CH CH CH2 CH2=CH BPO CH2 CH CH CH2 CH N(CH3)3 Cl
+ -
CH2
CH
CH2
CH CH2
CH Cl
N(CH3)3
CH2
CH2 H2Fra Baidu bibliotekO4 CH2 CH
CH CH2 CH CH2 CH N(CH3)3 Cl