超純水制取方法--離子交換法
發(fā)布時(shí)間：2013-09-10 20:05:14作者：admin來(lái)源：未知點(diǎn)擊：1793
離子交換法是以圓球形樹(shù)脂（離子交換樹(shù)脂）過(guò)濾原水，水中的離子會(huì)與固定在樹(shù)脂上的離子交換。
離子交換樹(shù)脂是一種具有網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)、且不溶于酸、堿和有機(jī)溶劑的固體高分子化合物。離子交換樹(shù)脂的單元結(jié)構(gòu)由兩部分組成。一部分是可移動(dòng)的活性離子，另一部分是不可移動(dòng)且具有立體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架?；钚噪x子可在網(wǎng)絡(luò)骨架和溶液間自由遷移，當(dāng)樹(shù)脂處在溶液中時(shí)，其上的活性離子可與溶液中的同性離子產(chǎn)生交換過(guò)程。這種交換是等當(dāng)量進(jìn)行的。如果樹(shù)脂釋放的是活性陽(yáng)離子，它就能和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換，稱(chēng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；如果釋放的是活性陰離子，它就能交換溶液中的陰離子，稱(chēng)陰離子交換樹(shù)脂。
陽(yáng)離子交換樹(shù)脂大都含有磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)單表示為R-SO3H，式中R代表樹(shù)脂母體，其交換原理為
2R-SO3H＋Ca2+-（R-SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理。
陰離子交換樹(shù)脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（-NH2）或亞胺基（-NH2）等堿性基團(tuán)。它們?cè)谒心苌蒓H-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為
R-N（CH3）3OH＋Cl- R-N（CH3）3Cl＋OH-
由于離子交換作用是可逆的，因此用過(guò)的離子交換樹(shù)脂一般用適當(dāng)濃度的無(wú)機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過(guò)程稱(chēng)為再生。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹(shù)脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進(jìn)行再生。
離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫離子交換碰到的各種陽(yáng) 離子（例如Na+、Ca2+、Al3+）。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子（如Cl-）。從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結(jié)合后生成純水。
陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽(yáng)離子交換床。也可以將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂混在一起， 置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式，當(dāng)樹(shù)脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹(shù)脂上的氫離子及（或）氫氧根離子，就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化 的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生，交換附著在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)。
常見(jiàn)的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機(jī)里面的球狀樹(shù)脂，以兩個(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來(lái)軟化水質(zhì)。
若將離子交換法與其他純化水質(zhì)方法（例如反滲透法、過(guò)濾法和活性碳吸附法）組合應(yīng)用時(shí)，則離子交換法在整個(gè)純化系統(tǒng)中，將扮演 重要的一個(gè)部 分。離子交換法能有效的去除離子，卻無(wú)法有效的去除大部分的有機(jī)物或微生物。而微生物可附著在樹(shù)脂上，并以樹(shù)脂作為培養(yǎng)基，使得微生物可快速生長(zhǎng)并產(chǎn)生熱 源。因此，需配合其他的純化方法設(shè)計(jì)使用。
離子交換樹(shù)脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。
- 上一個(gè)：什么是Strat-M透皮擴(kuò)散測(cè)試人工皮膚膜？
- 下一個(gè)：沒(méi)有了
