離子交換原理簡(jiǎn)介
離子交換是以離子交換劑上的可交換離子與液相中離子間發(fā)生交換為基礎的分離方法。廣泛采用人工合成的離子交換樹(shù)脂作為離子交換劑,它是具有網(wǎng)狀結構和可電離的活 性基團的難溶性高分子電解質(zhì)。根據樹(shù)脂骨架上的活 性基團的不同,可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、兩性離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂和氧化還原樹(shù)脂等。用于離子交換分離的樹(shù)脂要求具有不溶性、一定的交聯(lián)度和溶脹作用,而且交換容量和穩定性要高。
按交換基團性質(zhì)的不同,離子交換樹(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩類(lèi)。
陽(yáng)離子交換樹(shù)脂大都含有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H4OH)等酸性基團,其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得 到強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,其結構式可簡(jiǎn)單表示為R-SO3H,式中R代表樹(shù)脂母體,其交換原理為
2R-SO3H+Ca2+----(R-SO3)2Ca+2H+
這也是硬水軟 化的原理。
陰離子交換樹(shù)脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(-NH2)或亞胺基(-NH2)等堿性基團。它們在水中能生成OH-離子,可與各種陰離子起交換作用,其交換原理為
R-N(CH3)3OH+Cl- ----RN(CH3)3Cl+OH-