离子交换法3课程学习.pptx

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1、会计学1离子交换离子交换(l z jio hun)法法3第一页，共54页。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述(i sh)(i sh)(i sh)(i sh)n n1 1、定义：、定义：、定义：、定义：n n离子交换离子交换离子交换离子交换(jiohun)(jiohun)法是利用离子交换法是利用离子交换法是利用离子交换法是利用离子交换(jiohun)(jiohun)剂与溶液中的离剂与溶液中的离剂与溶液中的离剂与溶液中的离子之间所发生的交换子之间所发生的交换子之间所发生的交换子之间所发生的交换(jiohun)(jiohun)反应进行分离的方法。反应进行分离的方法。反应进行分离的方法。反应进

2、行分离的方法。n n2 2、离子交换、离子交换、离子交换、离子交换(jiohun)(jiohun)法法法法(ion exchange process)(ion exchange process)原理原理原理原理:n n离子交换离子交换离子交换离子交换(jiohun)(jiohun)剂骨架结构带有与带交换剂骨架结构带有与带交换剂骨架结构带有与带交换剂骨架结构带有与带交换(jiohun)(jiohun)例子相反例子相反例子相反例子相反的电荷时，固相与样品带相互吸引，样品便会被离子交换的电荷时，固相与样品带相互吸引，样品便会被离子交换的电荷时，固相与样品带相互吸引，样品便会被离子交换的电荷时，固相与

3、样品带相互吸引，样品便会被离子交换(jiohun)(jiohun)剂所吸附，同时释放出等价离子到溶液中。剂所吸附，同时释放出等价离子到溶液中。剂所吸附，同时释放出等价离子到溶液中。剂所吸附，同时释放出等价离子到溶液中。第1页/共54页第二页，共54页。离子交换离子交换离子交换离子交换(l z(l z jio hun)jio hun)过程示意图过程示意图过程示意图过程示意图注意观察注意观察(gunch)两者内部结构的区别，阴、阳两者内部结构的区别，阴、阳离子是固定还是活动的？离子是固定还是活动的？第2页/共54页第三页，共54页。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述(i sh)(i sh)

4、(i sh)(i sh)n n3 3、离子交换法的特点：、离子交换法的特点：、离子交换法的特点：、离子交换法的特点：n n1)1)浓缩效应浓缩效应浓缩效应浓缩效应n n2)2)处理对象广、分离容易处理对象广、分离容易处理对象广、分离容易处理对象广、分离容易n n3)3)成本低，设备简单成本低，设备简单成本低，设备简单成本低，设备简单(ji(ji ndn)ndn)，操作方便，操作方便，操作方便，操作方便n n4)4)分离效率高，分离容量大分离效率高，分离容量大分离效率高，分离容量大分离效率高，分离容量大n n5)5)生产周期长，生产周期长，生产周期长，生产周期长，pH pH 变化大，不宜用于稳定

5、性较变化大，不宜用于稳定性较变化大，不宜用于稳定性较变化大，不宜用于稳定性较差的化合物分离差的化合物分离差的化合物分离差的化合物分离第3页/共54页第四页，共54页。第二节第二节第二节第二节 离子交换剂分类、结构、合成离子交换剂分类、结构、合成离子交换剂分类、结构、合成离子交换剂分类、结构、合成(hchng)(hchng)(hchng)(hchng)、理化性能和测、理化性能和测、理化性能和测、理化性能和测定方法定方法定方法定方法n n一、离子交换剂分类（一、离子交换剂分类（一、离子交换剂分类（一、离子交换剂分类（143-146143-146143-146143-146页）页）页）页）n n1

6、1 1 1、按水结合力大小、按水结合力大小、按水结合力大小、按水结合力大小(dxio)(dxio)(dxio)(dxio)，离子交换剂可分为疏水性，离子交换剂可分为疏水性，离子交换剂可分为疏水性，离子交换剂可分为疏水性和亲水性两大类：和亲水性两大类：和亲水性两大类：和亲水性两大类：n n1 1 1 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂：）、树脂类（疏水性）离子交换剂：）、树脂类（疏水性）离子交换剂：）、树脂类（疏水性）离子交换剂：n n其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物质其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物质其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物质其基质是人工合成的、与水结合力较

7、小的树脂物质第4页/共54页第五页，共54页。第二节第二节第二节第二节 离子交换剂分类、合成、理化离子交换剂分类、合成、理化离子交换剂分类、合成、理化离子交换剂分类、合成、理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能和测性能和测性能和测性能和测定方法定方法定方法定方法-离子交换剂分类离子交换剂分类离子交换剂分类离子交换剂分类n n2 2）、多糖类（亲水性）离子交换剂：）、多糖类（亲水性）离子交换剂：）、多糖类（亲水性）离子交换剂：）、多糖类（亲水性）离子交换剂：n n其基质其基质其基质其基质(j zh)(j zh)是天然的或人工合成的、与水结合是天然的或人工合成的、与水结合是天然的或人工合

8、成的、与水结合是天然的或人工合成的、与水结合力较大的物质力较大的物质力较大的物质力较大的物质n n常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖联琼脂糖联琼脂糖联琼脂糖第5页/共54页第六页，共54页。一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)离子交换树离子交换树离子交换树离子交换树脂分类脂分类脂分类脂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)2 2、根据活性基团

9、分类、根据活性基团分类、根据活性基团分类、根据活性基团分类1)1)强（中强）酸性阳离子交换强（中强）酸性阳离子交换强（中强）酸性阳离子交换强（中强）酸性阳离子交换(jiohun)(jiohun)树脂树脂树脂树脂其交换其交换其交换其交换(jiohun)(jiohun)能力与外界溶液的能力与外界溶液的能力与外界溶液的能力与外界溶液的pHpH无关无关无关无关-SO3H-SO3H，（强酸型），（强酸型），（强酸型），（强酸型）-PO-PO（OHOH）2 2，-PHO-PHO（OHOH）（中强酸型）（中强酸型）（中强酸型）（中强酸型）反应例子：反应例子：反应例子：反应例子：RSO3H+NaCl RSO3

10、Na+HClRSO3H+NaCl RSO3Na+HCl第6页/共54页第七页，共54页。一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)离子交换离子交换离子交换离子交换树脂分类树脂分类树脂分类树脂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)2)2)弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂(shzh)(shzh)交换性能和溶液的交换性能和溶液的交换性能和溶液的交换性能和溶液的pHpH有很大关系，羧酸阳离子树脂有很大关系，羧酸阳离子树脂有很大关系，羧酸阳离子树脂有

11、很大关系，羧酸阳离子树脂(shzh)(shzh)须在须在须在须在pHpH 4.5 4.5、酚羟基树脂、酚羟基树脂、酚羟基树脂、酚羟基树脂(shzh)(shzh)须在须在须在须在pHpH 9 9的溶液中进行反应。的溶液中进行反应。的溶液中进行反应。的溶液中进行反应。-COOH -COOH，-OH(-OH(酚羟基）酚羟基）酚羟基）酚羟基）典型的交换反应：典型的交换反应：典型的交换反应：典型的交换反应：第7页/共54页第八页，共54页。一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离

12、子交换树脂分类分类分类分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)n n3 3）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂n n有两种：一种含三甲胺基有两种：一种含三甲胺基有两种：一种含三甲胺基有两种：一种含三甲胺基(型型型型)和一种含二甲基和一种含二甲基和一种含二甲基和一种含二甲基-羟基羟基羟基羟基(qi(qi ngj)-ngj)-乙基胺基团乙基胺基团乙基胺基团乙基胺基团(型型型型)n n其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的pHpH无关无关无关无关第8页/共54页第九页，共54页。

13、一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂分类分类分类分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)n n4 4）弱碱性阴离子交换）弱碱性阴离子交换）弱碱性阴离子交换）弱碱性阴离子交换(jiohun)(jiohun)树脂树脂树脂树脂n n其交换其交换其交换其交换(jiohun)(jiohun)能力与外界溶液的能力与外界溶液的能力与外界溶液的能力与外界溶液的pHpH降低而增大，降低而增大，降低而增大，降低而增大，一般宜在一般宜在一般宜在一般宜在pHp

14、H 7 7的溶液中使用。的溶液中使用。的溶液中使用。的溶液中使用。n n功能基团如下功能基团如下功能基团如下功能基团如下:n n伯胺基团伯胺基团伯胺基团伯胺基团-NH2-NH2；仲胺基团仲胺基团仲胺基团仲胺基团-NHR-NHR；n n 叔胺基团叔胺基团叔胺基团叔胺基团-N(R)2-N(R)2；第9页/共54页第十页，共54页。一、离子交换一、离子交换一、离子交换一、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)剂分类剂分类剂分类剂分类离子离子离子离子交换交换交换交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z j

15、io hun)(l z jio hun)树脂分类树脂分类树脂分类树脂分类3 3、按物理结构分类：、按物理结构分类：、按物理结构分类：、按物理结构分类：凝胶型（孔径为凝胶型（孔径为凝胶型（孔径为凝胶型（孔径为5nm);5nm);大孔型（孔径为大孔型（孔径为大孔型（孔径为大孔型（孔径为20100nm);20100nm);4 4、按合成按合成按合成按合成(hchng)(hchng)的树脂所用原料单体分类：的树脂所用原料单体分类：的树脂所用原料单体分类：的树脂所用原料单体分类：苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环

16、氧系、乙烯吡啶系。苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。第10页/共54页第十一页，共54页。几种几种(j zhn)离子交换树脂特离子交换树脂特点点类型类型结构结构活性基团活性基团使用使用pH值值商品号商品号强酸型强酸型交联的聚苯交联的聚苯乙烯乙烯SO3H（磺酸基）（磺酸基）014国产国产#732Amberlite1R-120(美美)Dowex 50(美美)Zerolit225(英英)神胶神胶1号（日）号（日）弱酸型弱酸型聚丙烯酸聚丙烯酸COOH（羧基）（羧基）OH（酚羟基）（酚羟基）不能小不能小4不能小于不能小于9.5国产国产#724第11页/共54页第十二页，共54页。几种离子交

17、换树脂几种离子交换树脂(shzh)特点特点 类类 型型 骨架结构骨架结构 活性基团活性基团 使用使用 pH值值 商品号商品号强强碱碱型型 交联的交联的聚苯乙烯聚苯乙烯N（CH3）3Cl（磺酸基）（磺酸基）014国产国产#717国产国产#201Amberlite1RA-400（410）(美美)Dowex 50(美美)Zerolit225(英英)神胶神胶801（日）（日）弱弱碱碱型型 交联的交联的聚苯乙烯聚苯乙烯NH（CH3）2OHNH2（CH3）OH07国产国产#704和和#330Amberlite1R-45（410）(美美)Dowex 3(美美)Zerolit H第12页/共54页第十三页，共

18、54页。二二二二 离子交换离子交换离子交换离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)剂结构剂结构剂结构剂结构离子交换离子交换(l z jio hun)树脂图树脂图第13页/共54页第十四页，共54页。离子交换树脂结构离子交换树脂结构离子交换树脂结构离子交换树脂结构(jigu)(jigu)具体例子具体例子具体例子具体例子骨架骨架骨架骨架活性基团活性基团活性基团活性基团酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂聚乙烯树聚乙烯树聚乙烯树聚乙烯树脂脂脂脂交联交联交联交联剂剂剂剂酸性基团酸性基团酸性基团酸性基团碱性基团碱性基团碱性基团碱性基团S

19、OSO3 3HHCOOCOOHHN N+R R3 3OHOH-NRNR2 2离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物特殊基团特殊基团特殊基团特殊基团第14页/共54页第十五页，共54页。第二节第二节第二节第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化离子交换剂分类、结构、合成、理化离子交换剂分类、结构、合成、理化离子交换剂分类、结构、合成、理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性性性性能和测定方法能和测定方法能和测定方法能和测定方法n n四、离

20、子交换剂的合成四、离子交换剂的合成四、离子交换剂的合成四、离子交换剂的合成n n1 1 1 1、合成方法：、合成方法：、合成方法：、合成方法：n n1 1 1 1）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通常是水）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通常是水）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通常是水）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通常是水）产生的方法。产生的方法。产生的方法。产生的方法。n n2 2 2 2）加聚法：指反应过程中没有）加聚法：指反应过程中没有）加聚法：指反应过程中没有）加聚法：指反应过程中没有(mi yu)(mi yu)(mi yu)(mi yu)水产生的树脂合成

21、水产生的树脂合成水产生的树脂合成水产生的树脂合成法法法法第15页/共54页第十六页，共54页。四、离子交换四、离子交换四、离子交换四、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)剂的合成剂的合成剂的合成剂的合成交联度交联度交联度交联度n n交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。n n一般交联度为一般交联度为一般交联度为一般交联度为4 4 14 14，常见，常见，常见，常见(chn(chn jin)j

22、in)为为为为8 8。n n DP DPn n交联度交联度交联度交联度 =M X 100%=M X 100%n nDD为二乙烯苯的分子量；为二乙烯苯的分子量；为二乙烯苯的分子量；为二乙烯苯的分子量；P P为二乙烯苯的摩尔数，为二乙烯苯的摩尔数，为二乙烯苯的摩尔数，为二乙烯苯的摩尔数，MM为单体相总质为单体相总质为单体相总质为单体相总质量量量量n n其中随交联度的增加则有：其中随交联度的增加则有：其中随交联度的增加则有：其中随交联度的增加则有：n n（1 1）网状结构的紧密度（高）网状结构的紧密度（高）网状结构的紧密度（高）网状结构的紧密度（高）（2 2）孔径大小（小）孔径大小（小）孔径大小（小

23、）孔径大小（小）n n（3 3）交换速度）交换速度）交换速度）交换速度 （慢）（慢）（慢）（慢）（4 4）选择性（高）选择性（高）选择性（高）选择性（高）第16页/共54页第十七页，共54页。第二节第二节第二节第二节 离子交换离子交换离子交换离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)剂分类、结剂分类、结剂分类、结剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法构、合成、理化性能和测定方法构、合成、理化性能和测定方法构、合成、理化性能和测定方法n n五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化

24、(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法n n1 1 1 1、物理性能、物理性能、物理性能、物理性能n n(1)(1)(1)(1)粒度粒度粒度粒度n n有效粒径是指筛分树脂时，有效粒径是指筛分树脂时，有效粒径是指筛分树脂时，有效粒径是指筛分树脂时，10%10%10%10%体积的树脂颗粒通过，而体积的树脂颗粒通过，而体积的树脂颗粒通过，而体积的树脂颗粒通过，而90%90%90%90%体体体体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。积的树脂颗粒保留的筛孔直径。积的树脂颗粒保留的筛孔直径。积的树脂颗粒保留的筛孔直径。n n均一系数是指能通过均一系数是指能通

25、过均一系数是指能通过均一系数是指能通过60%60%60%60%体积树脂的筛孔直径（体积树脂的筛孔直径（体积树脂的筛孔直径（体积树脂的筛孔直径（d60%d60%d60%d60%）与能通过）与能通过）与能通过）与能通过10%10%10%10%体积的树脂的筛孔直径（体积的树脂的筛孔直径（体积的树脂的筛孔直径（体积的树脂的筛孔直径（d10%d10%d10%d10%）之比。均一系数越小，表明树）之比。均一系数越小，表明树）之比。均一系数越小，表明树）之比。均一系数越小，表明树脂颗粒越均匀。脂颗粒越均匀。脂颗粒越均匀。脂颗粒越均匀。n n在文献上常常见到用筛目数在文献上常常见到用筛目数在文献上常常见到用筛

26、目数在文献上常常见到用筛目数(或筛孔直径或筛孔直径或筛孔直径或筛孔直径)表示树脂粒度。表示树脂粒度。表示树脂粒度。表示树脂粒度。第17页/共54页第十八页，共54页。五、离子交换五、离子交换五、离子交换五、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定方法方法方法方法n n1 1 1 1、物理性能、物理性能、物理性能、物理性能n n(2)(2)(2)(2)外观外观外观外观n n颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤褐颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白

27、、赤褐颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤褐颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤褐色、黑等，粒度色、黑等，粒度色、黑等，粒度色、黑等，粒度(l d)(l d)(l d)(l d)大小为大小为大小为大小为1660166016601660目目目目90%90%90%90%；n n树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。n n形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、纤维形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、纤维形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、纤维形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、

28、纤维状等。状等。状等。状等。n n圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一般要求般要求般要求般要求90%90%90%90%。n n一般以球形、浅色为宜一般以球形、浅色为宜一般以球形、浅色为宜一般以球形、浅色为宜第18页/共54页第十九页，共54页。五、离子交换树脂五、离子交换树脂五、离子交换树脂五、离子交换树脂(shzh)(shzh)(shzh)(shzh)的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法-物物物物理性能理性能理性能理性能n n

29、(3)(3)(3)(3)含水量含水量含水量含水量n n树脂颗粒在水中吸收水分树脂颗粒在水中吸收水分树脂颗粒在水中吸收水分树脂颗粒在水中吸收水分平衡平衡平衡平衡离心除去外部离心除去外部离心除去外部离心除去外部水分水分水分水分得到含平衡水的湿树脂得到含平衡水的湿树脂得到含平衡水的湿树脂得到含平衡水的湿树脂 105oC 105oC 105oC 105oC烘干烘干烘干烘干烘烘烘烘干前后的质量之差干前后的质量之差干前后的质量之差干前后的质量之差含水量。含水量。含水量。含水量。n n含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔隙含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔隙含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔

30、隙含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔隙的大小。对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响的大小。对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响的大小。对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响的大小。对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响(yngxing)(yngxing)(yngxing)(yngxing)比较大。比较大。比较大。比较大。第19页/共54页第二十页，共54页。五、离子交换树脂五、离子交换树脂五、离子交换树脂五、离子交换树脂(shzh)(shzh)(shzh)(shzh)的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法的理化性能与测定方法-物理性能物理性能物理性能物理性能n n(4)(4)(

31、4)(4)体积与密度体积与密度体积与密度体积与密度(md)(md)(md)(md)n n真体积真体积真体积真体积V V V V真真真真n n视体积视体积视体积视体积V V V V视视视视n n湿真密度湿真密度湿真密度湿真密度(md)(md)(md)(md)：d d d d视视视视=w1/V=w1/V=w1/V=w1/V真真真真n n湿视密度湿视密度湿视密度湿视密度(md)d(md)d(md)d(md)d视：树脂的湿视密度视：树脂的湿视密度视：树脂的湿视密度视：树脂的湿视密度(md)d(md)d(md)d(md)d视视视视=w1/V=w1/V=w1/V=w1/V视视视视第20页/共54页第二十一

32、页，共54页。五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法-物理性能物理性能物理性能物理性能n n(5)(5)(5)(5)膨胀度及机械性能膨胀度及机械性能膨胀度及机械性能膨胀度及机械性能概念概念概念概念n n绝对膨胀度绝对膨胀度绝对膨胀度绝对膨胀度:指干燥的树脂接触溶剂后的体积变指干燥的树脂接触溶剂后的体积变指干燥的树脂接触溶剂后的体积变指干燥的树脂接触溶剂后的体积变化化化化n n相对膨胀度相对膨胀度相对膨胀度相对膨胀度:指湿树脂从一种离子型态转变为另指湿

33、树脂从一种离子型态转变为另指湿树脂从一种离子型态转变为另指湿树脂从一种离子型态转变为另一种离子形态时的体积变化。一种离子形态时的体积变化。一种离子形态时的体积变化。一种离子形态时的体积变化。n n机械性能：即保持树脂颗粒完整机械性能：即保持树脂颗粒完整机械性能：即保持树脂颗粒完整机械性能：即保持树脂颗粒完整(wnzhng)(wnzhng)(wnzhng)(wnzhng)的能的能的能的能力力力力第21页/共54页第二十二页，共54页。五、离子交换五、离子交换五、离子交换五、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)树脂的理化性

34、能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定方法方法方法方法-物理性能物理性能物理性能物理性能n n(5)(5)(5)(5)比重比重比重比重n n离子交换树脂经同一溶剂处理后的离子交换树脂经同一溶剂处理后的离子交换树脂经同一溶剂处理后的离子交换树脂经同一溶剂处理后的 比重是恒定比重是恒定比重是恒定比重是恒定的的的的,但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异的的的的.n n因此，经过处理后的离子交换剂，一定要在平衡因此，经过处理后的离子交换剂，一定要在平衡因此，

35、经过处理后的离子交换剂，一定要在平衡因此，经过处理后的离子交换剂，一定要在平衡液中进行液中进行液中进行液中进行(jnxng)(jnxng)(jnxng)(jnxng)充分的平衡才能使用。充分的平衡才能使用。充分的平衡才能使用。充分的平衡才能使用。第22页/共54页第二十三页，共54页。五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法n n2 2 2 2 化学性能化学性能化学性能化学性能n n1)1)1)1)酸碱性酸碱性酸碱性酸碱性n n离子交换树脂是聚电解质，

36、其功能团释出离子交换树脂是聚电解质，其功能团释出离子交换树脂是聚电解质，其功能团释出离子交换树脂是聚电解质，其功能团释出H+H+H+H+或或或或OHOHOHOH能力的不同表示能力的不同表示能力的不同表示能力的不同表示(biosh)(biosh)(biosh)(biosh)它们的酸碱性。它们的酸碱性。它们的酸碱性。它们的酸碱性。第23页/共54页第二十四页，共54页。五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法性能与测定方法n n(2)(2)交换容量交换容量交换容量交换容

37、量*n n定义：每克干树脂能交换离子定义：每克干树脂能交换离子定义：每克干树脂能交换离子定义：每克干树脂能交换离子(lz(lz)的物质的量，以的物质的量，以的物质的量，以的物质的量，以mmoLmmoL（毫摩尔）为单位。或单位重量干树脂或单位体积（毫摩尔）为单位。或单位重量干树脂或单位体积（毫摩尔）为单位。或单位重量干树脂或单位体积（毫摩尔）为单位。或单位重量干树脂或单位体积湿树脂吸附一价离子湿树脂吸附一价离子湿树脂吸附一价离子湿树脂吸附一价离子(lz(lz)的毫麾尔数的毫麾尔数的毫麾尔数的毫麾尔数n n交换容量应注明树脂的离子交换容量应注明树脂的离子交换容量应注明树脂的离子交换容量应注明树脂的

38、离子(lz(lz)形态。形态。形态。形态。n n如如如如RSO3HRSO3H，交换容量为，交换容量为，交换容量为，交换容量为5.2mmol/g5.2mmol/g（干树脂），转化成（干树脂），转化成（干树脂），转化成（干树脂），转化成NaNa型即型即型即型即RSO3NaRSO3Na，交换容量，交换容量，交换容量，交换容量4.67mmol/g4.67mmol/g（干树脂）（干树脂）（干树脂）（干树脂）第24页/共54页第二十五页，共54页。五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化五、离子交换树脂的理化(lhu)(lhu)(lhu)(lhu)性能与测定方法性能与测定方法性能

39、与测定方法性能与测定方法-化学化学化学化学性能性能性能性能n n(3)(3)工作交换容量：工作交换容量：工作交换容量：工作交换容量：n n指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即在漏指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即在漏指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即在漏指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即在漏出点时树脂所吸附的目的物质的量。出点时树脂所吸附的目的物质的量。出点时树脂所吸附的目的物质的量。出点时树脂所吸附的目的物质的量。n n具体操作是：将树脂填在柱中进行操作，当流具体操作是：将树脂填在柱中进行操作，当流具体操作是：将树脂填在柱中进行操作，当流具体操作是：将树脂填在柱中进行操

40、作，当流出液中开始出现未被交换的离子（即达到出液中开始出现未被交换的离子（即达到出液中开始出现未被交换的离子（即达到出液中开始出现未被交换的离子（即达到(d do)(d do)漏出点）时，操作停止，此时得以交换的目的物质漏出点）时，操作停止，此时得以交换的目的物质漏出点）时，操作停止，此时得以交换的目的物质漏出点）时，操作停止，此时得以交换的目的物质的量即是工作交换容量。的量即是工作交换容量。的量即是工作交换容量。的量即是工作交换容量。n n漏出点判定：一般在实验中是以当流出液的漏出点判定：一般在实验中是以当流出液的漏出点判定：一般在实验中是以当流出液的漏出点判定：一般在实验中是以当流出液的A

41、 A值达值达值达值达到到到到(d do)(d do)初始上样液初始上样液初始上样液初始上样液A A初始值的初始值的初始值的初始值的10%10%时为漏出点。时为漏出点。时为漏出点。时为漏出点。第25页/共54页第二十六页，共54页。工作交换工作交换工作交换工作交换(jiohun)(jiohun)容量容量容量容量相关图示相关图示相关图示相关图示IVV0流出曲线流出曲线流出曲线流出曲线始始漏漏点点第26页/共54页第二十七页，共54页。五、离子交换五、离子交换五、离子交换五、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)树脂的理化性能

42、与测树脂的理化性能与测树脂的理化性能与测树脂的理化性能与测定方法定方法定方法定方法n n3 3 交换容量的测定方法交换容量的测定方法n n称取干燥的氢型阳离子交换树脂称取干燥的氢型阳离子交换树脂1g1g（准确至（准确至0.001g)0.001g)，放到干燥，放到干燥的锥形瓶中的锥形瓶中 加入加入100.00mL 1 100.00mL 1 moL/LNaOHmoL/LNaOH标准溶液标准溶液 密闭静置密闭静置12h12h后后 移取上清液移取上清液25.00mL25.00mL于于锥形瓶中加锥形瓶中加2-32-3滴中性滴中性(zhngxng)(zhngxng)红乙醇红乙醇-次甲基蓝乙次甲基蓝乙醇溶液

43、指示剂醇溶液指示剂 用用0.1moL/L0.1moL/L的的HClHCl标准溶液滴定至显色剂由蓝标准溶液滴定至显色剂由蓝紫变为绿色为终点：紫变为绿色为终点：第27页/共54页第二十八页，共54页。五、离子交换五、离子交换五、离子交换五、离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定树脂的理化性能与测定方法方法方法方法-测定方法测定方法测定方法测定方法n n例子例子例子例子:称取称取称取称取1.000g1.000g干燥干燥干燥干燥OHOH型阴离子交换树脂型阴离子交换树脂型

44、阴离子交换树脂型阴离子交换树脂(shzh)(shzh)，置入干燥的锥形瓶中，加入，置入干燥的锥形瓶中，加入，置入干燥的锥形瓶中，加入，置入干燥的锥形瓶中，加入0.1242 mol/L HCl0.1242 mol/L HCl标准溶液标准溶液标准溶液标准溶液200.0ml200.0ml，密闭，放置过夜。取上层清液，密闭，放置过夜。取上层清液，密闭，放置过夜。取上层清液，密闭，放置过夜。取上层清液50.00ml50.00ml，加入甲，加入甲，加入甲，加入甲基橙指示剂数滴，用基橙指示剂数滴，用基橙指示剂数滴，用基橙指示剂数滴，用0.1010mol/LNaOH0.1010mol/LNaOH标准溶液滴定至

45、标准溶液滴定至标准溶液滴定至标准溶液滴定至呈橙红色，用去呈橙红色，用去呈橙红色，用去呈橙红色，用去NaOHNaOH溶液溶液溶液溶液48.00ml48.00ml，该树脂，该树脂，该树脂，该树脂(shzh)(shzh)交交交交换容量是多少换容量是多少换容量是多少换容量是多少?n n解：根据交换容量的概念及测定数据可得：解：根据交换容量的概念及测定数据可得：解：根据交换容量的概念及测定数据可得：解：根据交换容量的概念及测定数据可得：n n一般离子交换树脂一般离子交换树脂一般离子交换树脂一般离子交换树脂(shzh)(shzh)的交换容量约为的交换容量约为的交换容量约为的交换容量约为3 36mmol/g

46、6mmol/g第28页/共54页第二十九页，共54页。第三节第三节第三节第三节 离子交换离子交换离子交换离子交换(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)(l z jio hun)过程的理过程的理过程的理过程的理论基础论基础论基础论基础n n一、离子交换一、离子交换一、离子交换一、离子交换(l z(l z jio hun)jio hun)机理机理机理机理 n n1 1、离子交换、离子交换、离子交换、离子交换(l z(l z jio hun)jio hun)过程过程过程过程n n1)A+1)A+自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面

47、自溶液中扩散到树脂表面n n2)A+2)A+从树脂表面进入树脂内部的活从树脂表面进入树脂内部的活从树脂表面进入树脂内部的活从树脂表面进入树脂内部的活性中心（慢）性中心（慢）性中心（慢）性中心（慢）n n3)A+3)A+与与与与RBRB在活性中心上发生复分在活性中心上发生复分在活性中心上发生复分在活性中心上发生复分解反应解反应解反应解反应n n4)4)解吸附离子解吸附离子解吸附离子解吸附离子B+B+自树脂内部扩散至自树脂内部扩散至自树脂内部扩散至自树脂内部扩散至树脂表面（慢）树脂表面（慢）树脂表面（慢）树脂表面（慢）n n5)B+5)B+离子从树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中离子从

48、树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中n n A+RB RA+B+第29页/共54页第三十页，共54页。第三节第三节第三节第三节 离子交换过程的理论离子交换过程的理论离子交换过程的理论离子交换过程的理论(lln)(lln)(lln)(lln)基础基础基础基础n n二、离子交换速度影响因子二、离子交换速度影响因子二、离子交换速度影响因子二、离子交换速度影响因子n n1 1）颗粒大小：愈小越）颗粒大小：愈小越）颗粒大小：愈小越）颗粒大小：愈小越 n n2 2）交联度：交联度小，交换速度）交联度：交联度小，交换速度）交联度：交联度小，交换速度）交联度：交联度小，交换速度 n n3 3）温度：

49、越高越）温度：越高越）温度：越高越）温度：越高越 n n4 4）离子化合价：化合价越）离子化合价：化合价越）离子化合价：化合价越）离子化合价：化合价越 ，交换越，交换越，交换越，交换越 n n5 5）离子大小：越小越）离子大小：越小越）离子大小：越小越）离子大小：越小越 n n6 6）搅拌速度：在一定程度上，越大越）搅拌速度：在一定程度上，越大越）搅拌速度：在一定程度上，越大越）搅拌速度：在一定程度上，越大越 n n7 7）溶液）溶液）溶液）溶液(rngy)(rngy)浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，

50、浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越交换速度越交换速度越交换速度越 （0.001-0.01mol/L0.001-0.01mol/L，到，到，到，到0.010.01以上时速度不再增加）以上时速度不再增加）以上时速度不再增加）以上时速度不再增加）第30页/共54页第三十一页，共54页。第三节第三节第三节第三节 离子交换过程的理论离子交换过程的理论离子交换过程的理论离子交换过程的理论(lln)(lln)(lln)(lln)基础基础基础基础n n离子交换常数：交换势或交换系数离子交换常数：交换势或交换系数离子交换常数：交换势或交换系数离子交换常数：交换势或交换系数n nR-AR-A、R