离子交换树脂精选课件.ppt
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1、关于离子交换树脂1第一页,本课件共有47页21.1概述1)发展史2)结构与分类3)常用离子交换树脂的化学结构1.2合成1)苯乙烯型2)丙烯酸型3)缩聚型1.3性能第二页,本课件共有47页31.4应用1)水的软化2)水的脱盐3)废水处理4)食品工业5)高分子催化剂6)其他第三页,本课件共有47页41935年英国Adams特点:i.带有可离子化的基团SO3-1.1 概述概述发展史发展史ii.是三维网状交联聚合物(酚醛缩聚树脂)应用:水的脱盐第四页,本课件共有47页5由离子交换树脂引伸的功能高分子:吸附树脂、螯合树脂、高分子试剂、固化酶(固相多肽合成)聚合物固载催化。1944年DAeelio合成磺化
2、苯乙烯-二乙烯基苯树脂奠定现代离子交换树脂基础。1950年大孔离子交换树脂:强度高,交换速率快。结构与分类结构与分类第五页,本课件共有47页6表1离子交换树脂的种类代号分类名称功能基说明0强酸-SO3H磺酸基1弱酸膦酸基2强碱季铵基3弱碱伯,仲,叔氨基4螯合胺羧酸5两性强碱弱酸型6氧化还原硫醇基对苯二酚基骨架分类代号0苯乙烯,1丙烯酸,2酚醛,3环氧,4乙烯吡啶,5脲醛,6氯乙烯第六页,本课件共有47页7强酸与阳离子交换,交联b.丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂a.苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂 常用离子交换树脂的化学结构常用离子交换树脂的化学结构第七页,本课件共有47页8c.苯乙烯系强碱性I型阴离
3、子交换树脂d.苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂第八页,本课件共有47页91.2 离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成 苯乙烯型苯乙烯型a.交联PS共聚物凝胶树脂制备b.功能基化:(磺化,羧酸,季铵化)磺化:第九页,本课件共有47页10氯甲基化:(作前体)再羧酸化:氧化第十页,本课件共有47页11季铵化:叔胺三甲胺N,N-二甲基乙醇胺第十一页,本课件共有47页12丙烯酸型i.(弱酸性阳离子型)丙烯酸酯+DVB共聚交联水解弱酸性阳离子交换自由基悬浮共聚水解第十二页,本课件共有47页13ii.弱碱阴离子型交换树脂多胺缩聚型缩聚型i.阳离子型苯酚磺化醛交联磺化酚醛缩合物(1935)ii.阴离子型(芳胺+醛
4、)第十三页,本课件共有47页14间苯二胺(醛与苯环、氨基均可缩合成交联结构)iii.弱酸阳离子型含COOH,酚 +甲醛第十四页,本课件共有47页151.3 离子交换树脂的性能离子交换树脂的性能粒度(珠状颗粒型):0.315-1.2mm含水量(凝胶树脂):30%-80%密度:a(表观密度)=干态质量/树脂体积,g/ml(骨架+孔)T(骨架密度)=干态质量/干态体积,g/ml(g/ml)(骨架)交换容量:QT=,mmol/g离子交换选择性:对不同离子的选择性,例第十五页,本课件共有47页16苯乙烯强酸阳离子型(对阳离子的选择性)Fe3+Al3+Ca2+Na+依价数高优先Ba2+Pb2+Sr2+Ca
5、2+Ni2+Mn2+同价位时,依半径大优先热稳定性,最高使用温度,如苯乙烯强酸阳离子120丙烯酸弱酸阳离子200机械强度:耐压强度;滚磨强度;渗磨强度(渗磨强度为交换渗透过程引起球的破碎率)用树脂的渗磨圆球率S描述第十六页,本课件共有47页17(m1正常圆球质量,m2破损粒子质量)比表面;孔容(孔度);孔径;孔径分布i.孔容(Vp):1g物质中孔体积Vp=1a-1T(a为表观密度,T为骨架密度)ii.孔度P(孔容体积/树脂总体积)P=aVp =1-aT孔体积骨架体积第十七页,本课件共有47页18iii.比表面积S=4x 104Vpd(Vp 孔总体积,d 孔径)m /g1.4 应用应用水的软化(
6、去除水中Ca2+,Mg2+离子)通过Na型阳离子交换柱使水中Ca2+,Mg2+与Na+交换保留在树脂上。2第十八页,本课件共有47页19硬水(含Ca2+等)软水(含NaCl等)再生处理:用8%-10%工业NaCl使柱 再生(交换其Ca2+,Mg2+离子)离子交换树脂水的脱盐(去除Na+)所用离子交换树脂H型强酸阳离子树脂RSO3-H+磺酸型脱除的离子:Na+,Mg2+等(使NaCl盐脱除)反应式:第十九页,本课件共有47页20再生:用HCl(3%-4%)或H2SO4(1%及2-4.5%第 二步)再生。废水处理用离子交换树脂强酸Na型,H型阳离子。如:RSO3-Na+废水中离子Ni2+,Cr3+
7、,Hg2+,Cu2+等去除。例:铜线表面处理废水:废水组成 CuSO4,H2SO4 树脂类型 H型强酸树脂 结果不含Cu(Cu2+与Na+交换,更易选择Cu2+离子)再生剂 20%H2SO4第二十页,本课件共有47页21食品工业使蔗糖浆脱色,色素离子型化合物。用Cl型强碱性阴离子交换树脂70-75脱色。用Na型强酸性阳离子交换树脂去除蔗糖中Ca2+作催化剂(利用其酸性,碱性)例:PSSA(大孔聚苯乙烯磺酸树脂)PFIEP(全氟磺酸树脂),固体超强酸催化剂酸催化剂碱催化剂用于催化C4烃烷基化反应优点:高分子催化剂无腐蚀性后处理简单过滤可将树脂与产物分离催化活性高第二十一页,本课件共有47页22反
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