离子交换树脂工作交换在特定下容量的情况
离子交换树脂简介
dq / dt D c1 c2 /
影响离子交换扩散速度的因素 1.树脂的交联度越大，网孔越小，则内扩散越慢。 2.树脂颗粒越小，由于内扩散距离缩短和液膜扩散的表 面积增大，使扩散速度越快。 3.溶液离子浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大， 扩散速度越快。 4.提高水温能使离子的动能增加，水的粘度减小，液膜 变薄，这些都有利于离子扩散。 5.交换过程中的搅拌或流速提高，使液膜变薄，能加快 液膜扩散，但不影响内孔扩散。 6.被交换离子的电荷数和水合离子的半径越大，内孔扩 散速度越慢。
化学性能
（一）有效PH值范围 由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性，水 的pH值势必对其交换容量产生影响。
表 各种类型树脂有效pH值范围
树脂类型 有效pH值范围 强酸性 0~14 弱酸性 4~14 强碱性 0~14 弱碱性 0~7
化学性能
(二) 交换容量 单位体积湿树脂(容量表示法)或单位重量干树脂(重量表 示法)可发生交换的活性基团数量。 容量表示法 EV ：mmol/ml、mol/l。 重量表示法 EW ：mmol/g、mol/kg。 Ew = Ev ×[湿比重×(1-含水率)] 全交换容量： 单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。 工作交换容量： 在动态工作条件下，当出水水质达到交换终点时，树脂层 达到的平均交换容量。
3.1按交换基团的性质分类
单功能机
强酸：-SO3H,-CH2SO3H 中强酸：-PO(OH)2，-SeO2(OH) 弱酸：-COOH 磺酸加羧酸：-SO3H+-COOH 磺酸加酚：-SO3H+PhOH 磺酸加酚加羧酸 羧酸加酚 第I型，季胺-(CH)3N+Cl强碱 第II型，季胺-(CH)2N+(CH2CH2OH)Cl第一胺：-NH2 第二胺：-NRH 第三胺：-NR2 巯基：
实验二 离子交换树脂..
• 1. 实验目的和要求 • 1.1 通过实验，加深对离子交换树脂的重要性能之一总交换容量 的认识。 • 1.2 熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。 • 2. 实验原理 • 氢型阳离子交换树脂与碱作用时，生成水，为不可逆反应，故可 用静态法测定总交换容量： • RH+NaOH→RNa+H2O • 羟型阴离子交换树脂不稳定，遇热易分解，会使含量测不准，应 采用Cl型树脂，当它与Na2SO4作用时，生成氯化钠： • R≡(NHCl)2+Na2SO4——R（≡NH）2SO4+2NaCl • 为可逆反应，故应采用动态法操作，滴定流出液氯离子含量来测 定其总交换容量。
• 称取71.01g无水Na2SO4固体，用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 5.1. 5、0.15mol/LNaOH标准溶液 • 称取6.0g固体NaOH，用蒸馏水溶解后稀释至1L。
• 标定：分别精确称取预先在1050C烘箱烘至恒重的邻苯 二甲酸氢钾0.5~0.6g于1只锥形瓶中，加蒸馏水70mL溶 解，加酚酞指示剂2~3滴，以配好的NaOH溶液滴定至 出现粉红色为滴定终点，记下消耗的NaOH溶液体积V （mL），按下式计算浓度： • • CNaOH = m/ Mr*1000/V m——称取的邻苯二甲酸氢钾质量（g）
• 标定氢氧化钠溶液时，可用 基准物KHC8H4O4，也可用 盐酸标准溶液作比较。试比 较此两种方法的优缺点。 • KHC8H4O4标定NaOH溶液 的称取量如何计算？为什么 要确定0.4~0.6g的称量范围， 为什么？
• 5.1 .7 0.05mol/LHCl标准溶液 • 量取4.2mL浓HCl，用蒸馏水稀释至1L。 • 标定：分别吸取上述已标定好的NaOH标准溶液 10mL于2只锥形瓶中，加2滴甲基橙指示剂，用 已配好的HCl溶液滴定至出现橙红色为终点，记 下消耗的HCl溶液体积VHCl（mL）,按下式计算 HCl的浓度CHCl：
离子交换树脂总交换容量的测定方法
离子交换树脂总交换容量的测定方法一、静态法测定离子交换树脂总交换容量静态法是指在固定的条件下，将一定量的树脂与一定浓度的特定离子交换溶液充分接触，达到平衡后，用相应的方法测定溶液中离子浓度的变化，从而计算出树脂的总交换容量。
静态法测定离子交换树脂总交换容量的步骤如下：1.样品准备：将一定量的干燥的离子交换树脂浸泡在去离子水中，让其饱和吸水，得到一定体积的湿树脂。
2.溶液制备：用去离子水配制一定浓度的特定离子交换溶液。
3.树脂与溶液接触：将湿树脂与交换溶液混合，充分搅拌或摇动，使其充分接触并交换。
4.吸附平衡：在一定时间内，让湿树脂与交换溶液充分接触并达到吸附平衡，通常可采用定时静置法或振荡法。
5.滴定或分析：用相应的检测方法（如滴定法、电位法、光谱法等）测定吸附后溶液中特定离子的浓度。
6.计算交换容量：根据吸附前后溶液中离子浓度的差值，以及溶液体积和树脂用量，计算出树脂的总交换容量。
二、动态法测定离子交换树脂总交换容量动态法是指通过将一定量的湿树脂装填在柱上，使溶液在树脂颗粒上流动，达到平衡后再测定吸附在树脂上的离子浓度变化的方法。
动态法测定离子交换树脂总交换容量的步骤如下：1.样品准备：将一定量的湿树脂装填在柱上，并用适当的介质使树脂颗粒均匀分散。
2.溶液制备：用去离子水配制一定浓度的特定离子交换溶液。
3.装柱操作：将交换溶液从柱顶缓慢加入柱中，使其穿过树脂床层，溶液在树脂颗粒间流动，与树脂发生交换作用。
4.充分交换：让溶液在树脂床层中充分停留，使溶液与树脂交换达到平衡。
5.溶液收集：用收集瓶收集出流的溶液。
6.滴定或分析：用相应的检测方法（如滴定法、电位法、光谱法等）测定收集溶液中特定离子的浓度。
7.计算交换容量：根据出流溶液中离子浓度的变化，以及溶液流量、树脂用量等因素，计算出树脂的总交换容量。
总之，通过静态法和动态法测定离子交换树脂总交换容量，可以评估树脂的吸附能力及适用范围，为树脂的应用提供参考依据。
离子交换树脂常见难题及解决途径
离子交换树脂常见难题及解决途径离子交换树脂在许多应用中起着重要的作用，但是在使用过程中可能会遇到一些常见的难题。
本文将介绍几个常见的问题，并提供解决途径。
1. 树脂容量不足在一些特定的应用中，离子交换树脂的容量可能不足以应对大量的离子交换需求。
这可能导致树脂处理速度变慢或者无法达到所需的纯度要求。
解决途径- 增加树脂量：增加使用的树脂量可以提高处理速度和纯度。
通过增加树脂的层数或者粒径大小来增加树脂量。
增加树脂量：增加使用的树脂量可以提高处理速度和纯度。
通过增加树脂的层数或者粒径大小来增加树脂量。
- 增加树脂再生频率：树脂的再生频率越高，处理速度就越快。
可以根据具体需求增加再生频率。
增加树脂再生频率：树脂的再生频率越高，处理速度就越快。
可以根据具体需求增加再生频率。
2. 树脂选择错误选择合适的离子交换树脂对于获得理想的交换效果至关重要。
错误的选择可能导致交换效果差或者无法满足处理要求。
解决途径- 检查水质：了解待处理水样的离子成分和浓度，根据需要选择具有适当交换能力的树脂。
检查水质：了解待处理水样的离子成分和浓度，根据需要选择具有适当交换能力的树脂。
- 进行实验室测试：在实验室中进行小规模测试，评估不同树脂的性能，选择最适合的树脂进行应用。
进行实验室测试：在实验室中进行小规模测试，评估不同树脂的性能，选择最适合的树脂进行应用。
3. 树脂污染离子交换树脂可能会受到杂质的污染，影响交换效果和使用寿命。
解决途径- 进行预处理：采用适当的预处理步骤，如过滤或沉淀，可以减少杂质对树脂的污染。
进行预处理：采用适当的预处理步骤，如过滤或沉淀，可以减少杂质对树脂的污染。
- 定期清洗：定期清洗树脂，去除吸附的杂质，恢复树脂的交换能力。
定期清洗：定期清洗树脂，去除吸附的杂质，恢复树脂的交换能力。
4. 树脂结球在使用过程中，离子交换树脂有时候会结球，影响交换效果。
解决途径- 调整操作条件：检查操作条件，如流速、温度和pH值等，以保持树脂的稳定性。
离子交换树脂的基本参数和使用方法
离子交换树脂的基本参数和使用方法离子交换树脂的基本参数：离子交换树脂的离子交换容量离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量”，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或 meq/mL(湿)；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。
它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。
1-总交换容量：表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。
2-工作交换容量：表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。
3-再生交换容量：表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。
通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交换容量为再生交换容量的30～90%(对再生树脂而言)，后一比率亦称为树脂的利用率。
在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。
现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。
离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。
这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。
而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。
这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
离子交换树脂的吸附选择性离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂分为强碱性和弱碱性。
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。
各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。
主要规律如下：1-对阳离子的吸附：高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。
离子交换树脂综合知识
离子交换树脂综合知识1树脂的储存和运输1、离子交换树脂在长期储存中，或需在停用设备内长期存放，强型树脂（强酸性和强碱性树脂）应转为盐型，弱型树脂（弱酸性和弱碱性树脂）可转为相应的氢型或游离胺型，也可转变为盐型，以保持树脂性能的稳定。
然后浸泡在洁净的水中。
停用设备若须将水排去，则应密封，以防树脂中水份散失。
2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份，在储存和运输中应保持湿润，防止脱水。
树脂应储存在室内或加遮盖，环境温度以5°C-40°C为宜。
袋装树脂应避免直接日晒，远离锅炉、取暖器等加热装置，避免脱水。
若发现树脂已有脱水现象，切勿将树脂直接放于水中，以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。
应根据其脱水程度，用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中，浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。
3、当环境温度在0°C或以下时，为防止树脂因内部水份结冰而崩裂，应做好保温措施，或根据气温条件，将树脂存于相应浓度的食盐水中，防止冰冻。
若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。
食盐溶液浓度与冰点的关系如下表：4、长期停用而放置在交换器内的树脂，为防止微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不可逆污染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积聚的悬浮物质，并注意定期冲洗和换水。
或彻底反洗后采用以下措施：阴树脂：用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层，每次静止浸泡数小时，然后将其排去。
如有必要，在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢（H2O2）溶液淋洗树脂层。
阳树脂：在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期间保持此浓度。
也可用食盐水浸泡。
在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。
2树脂的预处理在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。
在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。
因此，新树脂在使用前必须进行预处理，具体方法如下：1、树脂装入交换器后，用洁净水反洗树脂层，展开率为50-70%，直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。
阳离子交换树脂交换容量的测定国标
阳离子交换树脂交换容量的测定国标
1.将样品取一定量加入阳离子交换树脂柱中，使样品与树脂充分接触。
2.加入适量的离子交换水，使树脂充分吸湿。
3.以恒定速率滴加氯化钠溶液至树脂中，使氯离子与树脂中的阳离子发生交换反应。
4.继续滴加氯化钠溶液，直至树脂中交换出的氯离子达到饱和状态。
5.用氢氧化钠溶液洗涤树脂，并用硫酸溶液中和。
6.将样品转移至滴定管中，加入硝酸调节pH值，并加入硝酸银溶液。
7.加入硫酸溶液至滴定管中，使其沉淀。
8.用异丙醇-醋酸混合液洗涤树脂，并用硅胶干燥。
9.称取干燥后的树脂重量，并计算其交换容量。
五、结果表示
交换容量应以毫当量/克树脂表示，并应按照规定的公式进行计算。
六、质量控制
在实验中应注意操作规范，确保实验结果准确可靠。
七、备注
本国标自发布之日起实施。
- 1 -。
实验六 静态法测定阳离子交换树脂的总交换容量
量。
Ｒ（＝ＮＨＣｌ）２＋Ｎａ２ＳＯ４=Ｒ（＝ＮＨ）２ＳＯ４＋２ＮａＣｌ
滴定流出液中Ｃｌ－含量来测定其总交换容量。
三、试剂与器材
1、试剂： 1mol/L NaOH、1mol/L HCl、0.1ＮＮａＯＨ标准溶液、0.1
ＮＨＣｌ标准溶液、甲基橙指示剂、７３２型阳离子交换树 脂 2、器材： 酸式滴定管、精密天平、烘箱、烧杯、量筒、布氏漏斗及抽 滤装置、250ml三角瓶
蛋白质的多电荷与多个交换中心结合
离子交换树脂的预处理
常用预处理方法有：
物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗 粒；
化学处理：转型（氢型或钠型）
阳离子树脂（中性）： 酸（水）—碱（水）—酸（水）
阴离子树脂 :
碱（水）—酸（水）—碱（水）
实验内容
一、目的要求 1、通过实验加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换
实验六 静态法测定阳离子交换树脂的 总交换容量
概述
离子交换树脂是一类带有功能基的网状 结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网 状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上 带有相反电荷的可交换离子三部分构成。
离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、 阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。
离子交换树脂基体的组成
总交换容量（meq/克干树脂）
总交换容量（meq/克干树脂）＝ 50N1 5N2V2 G(1W )
其中：G―――湿树脂总量（克） W―――树脂含水量 N1―――0.1N V2―――0.1N HCl标准溶液的用量（mL）
w% w1 w2 100% w1
２．静态法测定７３２离交树脂交换量
（１）精确称取处理好并抽干的氢型阳离子树脂 １克，１ ０５℃下烘干至恒重，按下式计算含水量
离子交换树脂总交换容量的测定
实验离子交换树脂总交换容量的测定一、实验目的1、通过实验，加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换容量的认识。
2、熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。
二、实验原理离子交换树脂是一种高分子聚合物的有机交换剂，具网状结构，在水、酸、碱中难溶，对有机溶剂、氧化剂、还原剂及其它化学试剂具有一定的稳定性，对热也比较稳定。
在离子交换树脂的网状结构的骨架上，有许多可以与溶液中离子起交换作用的活性基团，例如-SO3H、-COOH、=NOH等。
离子交换树脂根据其基团的种系分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，树脂中的化学活性基团的种系决定了树脂的主要性质和种系。
首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行交换。
阳离子树脂有分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂又分为强碱性和弱碱性两系。
离子交换树脂主要性能参数包括：含水量，膨胀度，密度，交换容量，滴定曲线等。
交换容量Q是表征树脂性能的重要数据，用单位质量干树脂或者单位体积湿树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数来表示。
732#（001×7）系强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂——一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余NaOH含量来测定总交换容量。
用动态法测定方法是将732#树脂按称量要求装柱，用盐与树脂上的可交换离子即H+交换，交换下的氢离子用标准的氢氧化钠滴定，可测定总交换容量。
本实验采用静态法和动态法测定732#树脂的总交换容量。
三、试剂与材料阳离子交换树脂732#（H型）饱和食盐水、2%-4%NaOH、5%HCl 、0.1M NaOH标准溶液、0.1M HCl标准溶液、0.5M Na2SO4溶液、0.1%甲基橙指示剂、0.2%酚酞乙醇指示剂。
实验一 离子交换树脂总交换容量的测定
实验原理
强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂是 一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于 水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化 系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定 总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余 NaOH含量来测定总交换容量。
注意事项
实验所用的玻璃仪器注意用蒸馏水冲洗干净； 装柱前，在柱子底部加入少许棉花，防止树脂堵塞出口； 装柱时应注意防止树脂混入气泡； 装柱后，要保持液面超过树脂面，不能让柱中水流干或溢
出； 为防止加试液时，树脂被冲起，在上面也铺少许棉花； 交换时，要注意经常检查流出液的pH； 实验完毕，将树脂统一回收，以便再生，取出玻璃棉，将
实验中使用的是国产 732 型阳离子交换树脂，它是强酸 型阳离子交换树脂，含有的活性基团是 SO3H ( 磺酸基 ), 其中的 H+可被溶液中的阳离子交换。
实验原理
对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子 的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被 吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
实验步骤 (动态法)
2. 装柱 称取树脂约10 g置于小烧杯中，加入少量去离子水。
在层析柱中加入约1/4柱体积的去离子水，然后将所有的树 脂小心倒入柱中，装柱时应注意不使树脂层中有气泡存在 （可用吸耳球一边装柱一边轻轻敲击柱子外侧，防止混入 气泡），控制柱底水流出速度（恒定，约2 mL/min左右）， 要保持液面高于树脂表面，不能让柱中水流干或溢出。为 防止之后的加试液时，树脂被冲起，在上面也铺一层棉花。
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对于反映离子性能的主要参数就是离子交换容量，通常离子交换容量包括总交换容量、工作交换容量、以及再生交换容量来表示，即每克干陶氏离子树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或 meq/mL(湿);当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。
它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。
1、总交换容量，表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。
2、工作交换容量，表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。
3、再生交换容量，表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。
通常情况下，交换容量还包括了整体的吸附容量，吸附容量会根据不同陶氏树脂型号的树脂来呈现不同比例，测定容量的多少基本以无机离子为准。
这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。
而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，陶氏树脂代理商因为实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。
这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
再生交换容量占总容量的五成到九成。