離子交換分離法ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 12:41 本頁面
【文章內(nèi)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(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N離子形態(tài)時的體積變化稱為相對膨脹度。 樹脂膨脹與下列因素有關(guān)： （ 1）可交換基因性質(zhì)，易電離，水合程度高則膨脹程度高。 （ 2）骨架，尤其與交聯(lián)度，孔徑有關(guān) 。 （ 3）外部溶液性質(zhì)。 ?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(xué)特性 1．酸堿性 離子交換樹脂是聚電解質(zhì)，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(xué)穩(wěn)定性 ?定義： 每克干樹脂能交換離子的物質(zhì)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(yīng)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(yīng)注明樹脂的離子形態(tài)。 如 R–SO3H，交換容量為 （干樹脂），轉(zhuǎn)化成Na型即 R–SO3Na，交換容量為 （干樹脂） 2．交換容量及化學(xué)穩(wěn)定性 ?工作交換容量：指在一定工作條件下 樹脂所能發(fā)揮的交換容量。 ?化學(xué)穩(wěn)定性：主要指耐化學(xué)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(zhì)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(shù)滴，用，用去 NaOH溶液，該樹脂交換容量是多少 ? ?解：根據(jù)交換容量的概念及測定數(shù)據(jù)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(nèi)部看作是一滴濃的電解質(zhì)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(nèi)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(nèi)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(tài)，溶液中的 H+和 Cl的濃度不再改變。 ?唐南理論認為質(zhì)量作用定律也適用于離子交換過程 ， ? [H+]內(nèi) [Cl]內(nèi) =[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(nèi) = [Cl]內(nèi) +[R] 帶入上式 ? [Cl]內(nèi) （ [Cl]內(nèi) +[R]） = [Cl]2外 ?由于膜內(nèi)有較多的固定離子存在 ， ?因此 ， [Cl]外 [Cl]內(nèi) ,[H+]內(nèi) [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(nèi) ， ? 而樹脂相中的 [H+]內(nèi) 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(guī)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(yīng) 陽離子交換反應(yīng)： ResinSO3H + Na+ = ResinSO3 Na + H+ ResinSO3Na + H+ = ResinSO3 H + Na+ 陰離子交
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