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離子交換分離法ppt課件(編輯修改稿)

2026-06-08 12:41 本頁面

　

【文章內容簡介】積 V真。視體積 V視將含平衡水的樹脂裝入量筒，敲擊振動使體積達極小，得樹脂空間體積，即為視體積 V視。濕視密度 d視：樹脂的濕視密度 d視 =w1/ V視濕真密度： d視 =w1/ V真 4．膨脹度及機械性能干燥的樹脂接觸溶劑后的體積變化稱為絕對膨脹度；濕樹脂從一種離子型態轉變為另一種離子形態時的體積變化稱為相對膨脹度。樹脂膨脹與下列因素有關：（ 1）可交換基因性質，易電離，水合程度高則膨脹程度高。（ 2）骨架，尤其與交聯度，孔徑有關。（ 3）外部溶液性質。 ?機械性能：即保持樹脂顆粒完整的能力。 ?離子交換樹脂的分類（ 1）強酸性陽離子交換樹脂－ SO3H （ 2）弱酸性陽離子交換樹脂－ COOH － OH （ 3）強堿性陰離子交換樹脂－ N（ CH3） 3Cl （ 4）弱堿性陰離子交換樹脂－ NH（ CH3） 2OH － NH2 （ CH3） OH （四）離子交換樹脂的化學特性 1．酸堿性離子交換樹脂是聚電解質，其功能團釋出 H+或OH–能力的不同表示它們的酸堿性。圖中表示各種類型樹脂的滴定曲線。不同類型離子交換樹脂的有效 pH范圍。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122468101214 ACBDE樹脂類型強酸性弱酸性強堿性弱堿性PH41461411207各種類型離子交換樹脂的滴定曲線不同類型離子交換樹脂的有效PH 范圍（強酸）（弱酸）（中等酸）（強堿）（弱堿）2．交換容量及化學穩定性 ?定義：每克干樹脂能交換離子的物質的量，以 mmol（毫摩爾）為單位。表征離子交換樹脂進行離子交換反應的性能。總交換容量或稱全交換容量、極限交換容量、最大交換容量。它是由樹脂中功能基含量所決定的。交換容量應注明樹脂的離子形態。如 R–SO3H，交換容量為（干樹脂），轉化成Na型即 R–SO3Na，交換容量為（干樹脂） 2．交換容量及化學穩定性 ?工作交換容量：指在一定工作條件下樹脂所能發揮的交換容量。 ?化學穩定性：主要指耐化學試劑、耐氧化、耐輻射的性能。 3．交換容量的測定陽離子交換樹脂交換容量的測定步驟：稱取干燥的氫型陽離子交摸樹脂 1g（準確至），置入 250ml干燥的錐形瓶中，加入 . 1 mol/LNaOH標準溶液，密閉，靜置 12h后 , 移取上清液 , 加 23滴酚酞指示劑，用： ? ? ? ? ? ?干燥樹脂質量交換容量 H C lN A O H CV－CVgm m o l 4/ ?4．例題 ? 稱取 OH－型陰離子交換樹脂，置入干燥的錐形瓶中，加入 mol/L HCl標準溶液，密閉，放置過夜。取上層清液，加入甲基橙指示劑數滴，用，用去 NaOH溶液，該樹脂交換容量是多少 ? ?解：根據交換容量的概念及測定數據可得： ? ? ? ? gm m o l /— ????交換容量一般離子交換樹脂的交換容量約為 3～ 6mmol/g —— 唐南理論（ Donnan Theory） ? 唐南理論把離子交換樹脂看作是一種具有彈性的凝膠，它能吸收水分而溶脹。 ? 溶脹之后的離子交換樹脂的顆粒內部看作是一滴濃的電解質溶液； ? 樹脂顆粒和外部溶液之間的界面可以看作是一種半透膜，膜的一邊是樹脂相，另一邊為外部溶液。 ? 樹脂內活潑集團上電離出來的離子和外部溶液中的離子一樣，可以通過半透膜往來擴散；樹脂網狀結構骨架上的固定離子，以 R－表示（如強酸性陽離子交換樹脂上的磺酸根離子），當然是不能擴散的。 ?如果將 H+型陽離子交換樹脂浸入于 HCl溶液中，則樹脂上電離出來的 H+可以透過半透膜擴散進入外部溶液， ?而外部溶液中的 H+和 Cl也可以擴散透過半透膜進入樹脂相。 ?當膜內外的 H+和 Cl的擴散透過半透膜的速度相等時，離子交換過程達到了平衡狀態，溶液中的 H+和 Cl的濃度不再改變。 ?唐南理論認為質量作用定律也適用于離子交換過程， ? [H+]內 [Cl]內 =[H+]外 [Cl]外 ?又因為膜的兩邊的電荷是中性的。 ?所以， [Cl]外 =[H+]外 , [H+]內 = [Cl]內 +[R] 帶入上式 ? [Cl]內（ [Cl]內 +[R]） = [Cl]2外 ?由于膜內有較多的固定離子存在， ?因此， [Cl]外 [Cl]內 ,[H+]內 [H+]外 ? 就是說，由于樹脂相中固定離子的排斥作用，到達平衡后，外部溶液中的 [Cl]外將大大超過樹脂相中的 [Cl]內， ? 而樹脂相中的 [H+]內將大大超過外部溶液中的 [H+]外。 ? 即陽離子可以進入陽離子交換樹脂中進行交換，陰離子則不能，這就是唐南規則。 ? 陰離子交換樹脂只能交換陰離子，而不能交換陽離子。 6．離子交換劑的交換反應陽離子交換反應： ResinSO3H + Na+ = ResinSO3 Na + H+ ResinSO3Na + H+ = ResinSO3 H + Na+ 陰離子交

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