离子交换除盐PPT讲稿

4、离子交换树脂的选择性
• 离子交换树脂吸着各种离子的能力不同，有些离子易被树脂吸着，吸
着后很难把它置换下来；而另一些离子较难被吸着，但却比较容易被 置换下来，这种性能就是离子交换树脂的选择性。在离子交换水处理 中，离子交换树脂的选择性影响着树脂的制水和再生过程，是树脂应 用中的一个重要性能。
• 离子交换树脂的选择性主要取决于被交换离子的结构，有两个规律：
聚苯乙烯高分子骨架的制备：
—CH－CH2—
CH=CH2 n
+
CH=CH2
…—CH—CH2— CH—…
m
过氧化苯甲酰
苯乙烯
苯乙烯阳树脂的制备
CH=CH2 二乙烯苯
—CH—CH2— CH—… 聚苯乙烯
磺化反应
…—CH—CH2—CH— CH2—… …—CH—CH2—CH— CH2—…
+H2SO4
SO3H
• 在浓溶液中由于离子间的干扰较大，且水和半径的大小顺序与在稀溶
• 强酸性阳树脂在稀溶液中对常见阳离子选择性顺序为：
Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+
• 强碱阴树脂的选择性顺序为： • SO4 2－>NO3－>Cl－>OH－>F－>HCO3－>HSiO3－
• 弱酸性阳树脂对H+有特别强的亲和力，在稀溶液中对常见阳离子选择
性顺序为：
3. 离子交换树脂的特性
• （1）粒度 • 颗粒应大小适中，若颗粒太小，则水流阻力大；若太大，则交换速度
慢。若颗粒大小不均，小颗粒夹在大颗粒之间，会使水流阻力增加， 其次也不利于树脂的反洗，因为若反洗强度大，会冲走小颗粒，而反 洗强度小，又不能松动大颗粒。
• （2）密度 • 离子交换树脂的密度是指单位体积树脂所具有的质量。因为离子交换
100℃，Ag2SO4
聚苯乙烯
—CH—CH2— CH—… SO3H —CH—CH2— CH—… 苯乙烯系磺酸型阳树脂
• 苯乙烯阴树脂的制备 • 氯甲基化反应：
……—CH－CH2—……
聚苯乙烯
+CH2OCH2CI→ ……—CH－CH2—……
氯甲醚
+CH3OH
CH2CI 氯甲基聚苯乙烯（氯球）
氨化反应：
聚合物中二乙烯苯的含量愈多，白球的网状结构就愈坚固。我们通常
把聚合物中二乙烯苯的质量百分数叫做交联度。如交联度为7，就是 指白球中二乙烯苯的质量占7%。白球制备出来以后，再将白球通过 磺化反应，引入—SO3H活性基团，制得强酸性阳离子交换树脂RSO3H;通过氯甲基反应和胺化反应，即可分别得到阴离子交换树脂。 下面就分别介绍。
离子交换除盐课件
1. 离子交换树脂的结构及合成
• 离子交换树脂是由高聚物骨架和连结在骨架上的可交换基
团（简称功能团）组成的。骨架具有庞大的空间网络结构， 它是有许多低分子化合物（称为单体）聚合而形成的不溶 于水的高分子化合物，高分子链上有各种可交换功能基团。 功能团也是由两部分组成：一是固定部分，与骨架牢固结 合，不能自由移动，称为固定离子；第二部分是活动部分， 遇水可以电离，并能在一定范围内自由移动，与周围水中 的其他带同类电荷的离子进行交换反应，称为可交换离子。 根据单体的的种类树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系和酚醛 系等。下面以苯乙烯系树酯为例讨论。
• 苯乙烯系树脂的制备： • 树脂制备过程可分为高分子聚合物骨架的制备和在高分子聚合物
骨架上引入可交换的基团的两个反应阶段。苯乙烯系树脂是以苯乙烯
和二乙烯苯为单体共聚而合成的高分子聚合物骨架。
• 聚苯乙烯就是苯乙烯系树脂的高分子骨架，也称白球。
• 二乙烯苯在高聚物中起的是空间架桥作用，使聚合物形成网状交联，
代号
0
表3.5.1 分类代
1
2
3
4
5
6
骨架类型 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
表3.5.1 骨架代号
例如：001×7——(凝胶型)苯乙烯系强酸阳离子交换树脂，交联度为7 。 110×4——(凝胶型)丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂，交联度为4。 D201——大孔型苯乙稀系强碱性阴离子交换树脂。
• H+ >Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+
• 弱碱性阴树脂对HCO3－交换能力很差，对HSiO3－甚至不交换，弱碱
阴树脂的选择性顺序为：
• OH－> SO4 2－>NO3－>Cl－>HCO3－ • 根据以上顺序可以看出，对于强酸性阳树脂，最先漏出的离子是Na+，
对于强酸性阴树脂，最先漏出的是HSiO3－，故一般通过监测钠离子 和硅酸根的量来判断交换器失效终点。
离子交换树脂产品的型号以三位阿拉伯数字组成。第一位数字代 表产品分类，第二位数字代表产品骨架组成，第三位数字为顺序号， 用 以 区 别 功 能 基 或 交 联 剂 的 差 异 。 代 号 数 字 的 意 义 见 表 3.5.1 和 3.5.2 。
代号
0
1
2
3
4
5
6
功能基 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螯合性 两性 氧化还原
一是离子带的电荷越多，则越易被树脂吸着；二是对于带有相同电荷 的离子，水合离子半径越小者较易被吸着。此外，还与树脂的交联度、 溶液浓度有关。
• 在离子交换水处理中，往往需要知道水中何种离子优先被树脂吸着，
何种离子较难被吸着，即所谓的选择性顺序，根据这个顺序，可以判 断水通过交换器时何种离子最易容易泄露于出水中。
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……—CH－CH2—……
……—CH－CH2—……
氯球CH2CI
+ (CH3)3 N →
三甲基胺
CI CH2N (CH3)3 苯乙烯季胺盐阴树脂
2 离子交换树脂的命名
离子交换树脂产品型号是根据国家标准GBl631—79《离子交换 树脂产品分类、命名及型号》而制定的。
离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基团）名称、基本 名称依次排列组成。基本名称为离子交换树脂。大孔型树脂在全名称 前加“大孔”两字。分类属酸性的，在基本名称前加“阳”字；分类 属碱性的，在基本名称前加“阴”字。
树脂是多孔粒状物质，所以其密度有真密度和视密度之分。真密度是 相对于树脂的真体积而言，视密度是相对于树脂的堆积体积而言。由 于在水处理工艺中，树脂都是在湿状态下使用，所以与水处理工艺有 密切关系的是树脂的湿真密度和湿视密度。
• （3）含水量 • （4）溶胀和体积转型改变率 • （5）交换容量 • （6）机械强度