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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，它由不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架、連接在骨架上的功能基團和功能基團上帶有相反電荷的可交換離子三部分構(gòu)成。
離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂。
離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。
大多數(shù)制成顆粒狀，也有一些制成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范圍內(nèi)，大部分在0.4～0.6mm之間。
它們有較高的機械強度(堅牢性)，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定，在正常情況下有較長的使用壽命。
按化學(xué)活性基團首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類。
陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類。
離子交換樹脂的工作原理
在離子交換過程中，水中的陽離子(如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂上的H+ 進行交換，水中陽離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中。 水中的陰離子(如Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂上的OH-進行交換，水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的OH- 交換到水中。而H+ 與OH- 相結(jié)合生成水，從而達到脫鹽的目的。
離子交換機理：化學(xué)吸附
歷程：
與液固相反應(yīng)的歷程類似，
①溶液內(nèi)離子擴散至樹脂表面，
②由表面擴散到樹脂內(nèi)部，
③離子交換，
④被交換的離子從樹脂內(nèi)部擴散至表面，
⑤被交換的離子再擴散至溶液中，
控制步驟為內(nèi)擴散。
強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負(fù)電基團，如SO3-，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間后，要進行再生處理，即用化學(xué)**使離子交換反應(yīng)以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復(fù)原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成。
弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基-COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解后余下的負(fù)電基團，如R-COO-(R為碳?xì)浠鶊F)，能與溶液中的其他陽離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
強堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有強堿性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F)，能在水中離解出OH-而呈強堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進行再生。
弱堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱堿性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH-而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。

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