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      陰離子樹脂

      2020-04-22 22:18:00

       

      離子交換樹脂基體的組成

      離子交換樹脂(ionresin)的基體(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類,它們分别與交聯劑二乙烯苯産生聚合反應,形成具有長分子主鍊及交聯橫鍊的網絡骨架結構的聚合物。苯乙烯系樹脂是先使用的,丙烯酸系樹脂則用得較後。

      這兩類樹脂的吸附性能都很好,但有不同特點。丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數離子型色素,脫色容量大,而且吸附物較易洗脫,便于再生,在糖廠中可用作主要的脫色樹脂。苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質,善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負電的或不帶電的);但在再生時較難洗脫。因此,糖液先用丙烯酸樹脂進行粗脫色,再用苯乙烯樹脂進行精脫色,可充分發揮兩者的長處。

      離子交換樹脂的物理結構

      離子樹脂常分為凝膠型和大孔型兩類。

      凝膠型樹脂的高分子骨架,在幹燥的情況下内部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹,在大分子鍊節間形成很微細的孔隙,通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤樹脂的平均孔徑為2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。

      這類樹脂較适合用于吸附無機離子,它們的直徑較小,一般為0.3~0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質,因後者的尺寸較大,如蛋白質分子直徑為5~20nm,不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。

      大孔型樹脂是在聚合反應時加入緻孔劑,形成多孔海綿狀構造的骨架,内部有大量永久性的微孔,再導入交換基團制成。它并存有微細孔和大網孔(macro-pore),潤濕樹脂的孔徑達100~500nm,其大小和數量都可以在制造時控制。孔道的表面積可以增大到超過1000m2/g。這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件,縮短了離子擴散的路程,還增加了許多鍊節活性中心,通過分子間的範德華引力(van de Waals force)産生分子吸附作用,能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質,擴大它的功能。一些不帶交換功能團的大孔型樹脂也能夠吸附、分離多種物質,例如化工廠廢水中的酚類物。

      大孔樹脂内部的孔隙又多又大,表面積很大,活性中心多,離子擴散速度快,離子交換速度也快很多,約比凝膠型樹脂快約十倍。使用時的作用快、效率高,所需處理時間縮短。大孔樹脂還有多種優點:耐溶脹,不易碎裂,耐氧化,耐磨損,耐熱及耐溫度變化,以及對有機大分子物質較易吸附和交換,因而抗污染力強,并較容易再生。

      離子交換樹脂的離子交換容量

      離子交換樹脂進行離子交換反應的性能,表現在它的“離子交換容量”,即每克幹樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當量數,meq/g(幹)或 meq/mL(濕);當離子為一價時,毫克當量數即是毫克分子數(對二價或多價離子,前者為後者乘離子價數)。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。
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