離子交換樹脂

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1、樹脂基本知識(shí)培訓(xùn)教材一、離子交換樹脂1．離子交換樹脂發(fā)展史離子交換劑是一類能發(fā)生離子交換的物質(zhì)，分為無機(jī)離子交換劑（如沸石）和有機(jī)離子交換劑。有機(jī)離子交換劑又稱離子交換樹脂。在第二次世界大戰(zhàn)中，美國獲得了化學(xué)與物理性能較縮聚型離子交換樹脂穩(wěn)定而且經(jīng)濟(jì)的苯乙烯系和丙烯酸系加聚型離子交換樹脂合成的專利。它開創(chuàng)了當(dāng)今離子交換樹脂制造方法的基礎(chǔ)。我國在1950年以后開始離子交換樹脂的研究，1958年，離子交換樹脂在國內(nèi)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前，我國離子交換樹脂生產(chǎn)的品種已超過60種，質(zhì)量不斷提高，在我國的經(jīng)濟(jì)

2、建設(shè)中起著重要的作用。2．離子交換樹脂的組成離子交換樹脂是一類帶有功能基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)由三部分組成：不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架，連接在骨架上的功能基團(tuán)和功能基團(tuán)所帶的相反電荷的可交換離子。3．離子交換樹脂的分類按骨架結(jié)構(gòu)不同，離子交換樹脂可分為凝膠型和大孔型兩大類。按其所帶的交換功能基的特性，可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和其他樹脂。按功能基上酸或堿的強(qiáng)弱程度分為強(qiáng)酸陽離子交換樹脂、弱酸陽離子交換樹脂；強(qiáng)堿陰離子交換樹脂、弱堿陰離子交換樹脂。4．離子交換樹脂的名稱及命名方法5．離

3、子交換樹脂的實(shí)際應(yīng)用1）水處理水處理領(lǐng)域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產(chǎn)量的90%，用于水中的各種陰陽離子的去除。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發(fā)電廠的純水處理上，其次是原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等。2）食品工業(yè)離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上。例如：高果糖漿的制造是由玉米中萃出淀粉后，再經(jīng)水解反應(yīng)，產(chǎn)生葡萄糖與果糖，而后經(jīng)離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業(yè)中的消耗量僅次于水處理。3）制藥工業(yè)離子交換樹脂對(duì)發(fā)展新一代的抗菌素及對(duì)原有抗

4、菌素的質(zhì)量改良具有重要作用。鏈霉素的開發(fā)成功即是突出的例子。4）合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)在有機(jī)合成中常用酸和堿作催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)。用離子交換樹脂代替無機(jī)酸、堿，同樣可進(jìn)行上述反應(yīng)，且優(yōu)點(diǎn)更多。如樹脂可反復(fù)使用，產(chǎn)品容易分離，反應(yīng)器不會(huì)被腐蝕，不污染環(huán)境，反應(yīng)容易控制等。甲基叔丁基醚（MTBE）的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應(yīng)而成，代替了原有的可對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的四乙基鉛。5）環(huán)境保護(hù)離子交換樹脂已應(yīng)用在許多非常受關(guān)注的環(huán)境保護(hù)問題上。目前，許多水溶液

5、或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質(zhì)，這些可用樹脂進(jìn)行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質(zhì)等。6）濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。6．各種類型離子交換樹脂常用再生劑及其用量7．離子交換樹脂性能降解原因樹脂在長期使用中，性能會(huì)逐漸下降，表現(xiàn)為出水（即產(chǎn)品）質(zhì)量降低。影響樹脂性能降解的因素很復(fù)雜，如樹脂體積減少，交換能力下降，球粒裂紋增多，破碎流失等，造成上述現(xiàn)象的原因不外是：（1）脹縮內(nèi)應(yīng)力不均。在使用中樹脂內(nèi)部由于溶脹及收

6、縮變化的不均勻，局部結(jié)構(gòu)中應(yīng)力不平衡，造成斷鏈裂解。（2）氧化破壞。體系中的氧化劑，包括酸、堿、溶劑等對(duì)樹脂骨架及功能基的破壞。（3）雜質(zhì)污染。水中雜質(zhì)堵塞了樹脂的內(nèi)部孔道，阻擋交換吸附。8．離子交換樹脂使用前為什么要進(jìn)行預(yù)處理新樹脂常含有反應(yīng)溶劑、未參加反應(yīng)的物質(zhì)和少量低分子量的聚合物、鐵、鉛、銅等雜質(zhì)。當(dāng)樹脂與水、酸、堿或其它溶液相接觸時(shí)，上述可溶性雜質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)入溶液中，在使用初期污染出水水質(zhì)。因此，新樹脂在投運(yùn)前要進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換為指定的離子型式。9．離子交換樹脂如何進(jìn)行預(yù)處理（1）陽離子交換樹脂

7、的預(yù)處理步驟首先用清水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗（最好為反洗）洗至出水清澈無混濁、無雜質(zhì)為止。而后用4~5%的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2~4小時(shí)，在酸堿之間用大量清水淋洗（最好用混合床高純度去離子水進(jìn)行淋洗）至出水接近中性，如此重復(fù)2~3次，每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應(yīng)用4~5%的HCl溶液進(jìn)行，用量加倍效果更好。放盡酸液，用清水淋洗至中性即可待用。（2）陰離子交換樹脂的預(yù)處理步驟首先用清水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗（最好為反洗），洗至出水清澈無混濁、無雜質(zhì)為止。而后用4~5%的NaOH和HCl

8、在交換柱中依次交替浸泡2~4小時(shí)，在堿酸之間用大量清水淋洗（最好用混合床高純度去離子水進(jìn)行淋洗）至出水接近中性，如此重復(fù)2~3次，每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應(yīng)用4~5%的NaOH溶液進(jìn)行，用量加倍效果更好。放盡堿液，用清水淋洗至中性即可待用。（3）應(yīng)用于醫(yī)藥、食品行業(yè)的樹脂，預(yù)處理最好先用乙醇浸泡，而后再用酸堿進(jìn)行交替處理，大量清水淋洗至中性待用。（4）各種樹脂因品種、用途不一，預(yù)處理的方法也有區(qū)別，預(yù)處理時(shí)的酸堿濃度及接觸時(shí)間等，可具體