离子交换法

（V V1 )C 漏穿容量 m ol/ L V2 V 至漏穿时流过的料液体 积；V1 树脂床的空隙体积；Fra Baidu bibliotekV2 树脂床的体积； C 料液中金属离子浓度。
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全容量：离子交换树脂除了通过功能团进行交换外，还能 通过链节结构上的特点，以分子间吸引力即范德华力吸 引其他分子，结果树脂的容量往往超过总交换容量，故 把总交换容量和范德华力吸引的量之和称为全容量。
交联度（D V B） 交联剂质量 100% 高分子质量 交联剂质量
因交联度小，高分子质量大，功能团多。 操作容量：指在一定的交换条件下所达到的实际交换容量， 即树脂中实际参加交换反应的离子摩尔数。 漏穿容量：指柱上作业时溶液中的离子开始出现在流出液 时单位体积中树脂中实际参加交换的摩尔数。
练习：称取某OH-型阴离子交换树脂1.00 g置于锥形瓶中,加入0.100 mol/L HCl 100 mL浸泡一昼夜。用移液管吸取25.00 mL 上层清液,以甲基红为指示剂,用 0.1000 mol/L NaOH溶液滴定,耗用12.5.00 mL,计算树脂的交换容量。
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V后 V前 V前
100 %
水扩散到树脂交联网孔发生溶胀； 活性基团离解形成水合离子。 影响因素 树脂交联度：交联度越大，溶胀率越低。 活性基团：离解程度越大，溶胀率越大； 可交换离子：水合半径越大，溶胀率越高。
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树脂的化学性能
总交换容量：指单位树脂中所含功能团上可交换离子的总 摩尔数。与交联度有关，交联度小，总交换容量就大。
交联度为树脂合成时交联剂的用量，一般为7%~10%。 交联度越高，孔隙度越低，密度越大，对半径较大的 离子和水合离子扩散速度越低，交换量越小。 在水中浸泡，形变小，较稳定。
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(五) 溶胀性
吸水后体积增大的现象。溶胀程度用溶胀率表示：
溶胀率
溶胀的原因
100 (cV） ( cV ) NaOH HCl 25 交换容量＝ m 树脂 ( g )
100 0.1 100 0.1 12.5 25 5(mmol .g 1 ) 1 c V c HCl VHCl 阳离子交换树脂： 交换容量＝ NaOH NaOH 干树脂质量(g)
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离子交换树脂
固体球形颗粒，多孔网状 结构；不溶于水；具有离子交换 特性的有机高分子聚电解质。 (一) 组成
母体(骨架)
苯乙烯(单体) + 二乙烯苯(交联剂)
共聚
母体
功 能 H2SO4 基 反 应
离子交 换树脂
固定离子
R —SO3 H
母体 固定离子 可交换离子
离子交换法的应用： （1）从贫液中富集和回收有价金属：贵金属和稀有金属； （2）提纯化合物和分离性质相似的元素：稀土分离； （3）处理某些工厂的废水； （4）生产软化水。
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第二节 离子交换树脂及其性能 2.1离子交换树脂的结构
（1）高分子部分：聚苯乙烯或聚丙烯酸酯等。连接树脂 的功能团的作用。 （2）交联剂部分：把整个线状高分子链交联起来，形成 三度空间的网状结果。 （3）功能团部分：固定在树脂高分子部分上的活性离子 基团。 交联剂质量 交联度（D V B） 100% 高分子质量 交联剂质量 交联度的大小决定了树脂的机械强度、交换容量和 溶胀性等性质。
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2.2离子交换树脂的分类 一般按树脂所带功能团的性质不同分为阳离子交换树 脂和阴离子交换树脂。 细分： ①强酸性阳离子交换树脂；②弱酸性阳离子交换树脂； ③强碱性阴离子交换树脂；④弱碱性阴离子交换树脂； ⑤螯合树脂；⑥两性树脂；⑦氧化还原树脂。
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离子交换树脂的命名方法
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活性基团 可交换离子
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离子交换树脂的结构
离子交换树脂是具有特殊网状结构的高分子化合物，由空间 网状结构骨架（即母体）和附着在骨架上的许多活性基团所构成。 活性基团遇水电离，分成：固定部分和活动部分
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树脂的网络骨架
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例、称取1g干树脂，置于250mL锥形瓶中，准确加入0.1 mol.L-1 NaOH标准溶 液100 mL，塞紧后振荡，放置过夜，移取上层清液25 mL，以酚酞为指示剂， 用0.1mol.L-1HCl标液12.5 mL滴定至红色消失，计算树脂交换容量。
解：干树脂（强酸型）与Na+交换，剩余NaOH用HCl滴定
第三节 离子交换平衡
3.1选择系数
2 H Ca 2 Ca 2 H
2 2Cl SO4 SO4 2Cl
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离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号
代号 0
分类名称 强酸性
骨架名称 苯乙烯系
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2 3 4 5 6
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弱酸性
强碱性 弱碱性 螯合性 两性 氧化还原
丙烯酸系
酚醛系 环氧系 乙烯哌啶系 脲醛系 氯乙烯系
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2.3树脂的基本性能 （1）物理性能：溶胀性，粒度，密度。 （2）化学性能：交换容量。 交换容量：以每克干树脂或每毫升湿树脂上的交换离子的摩 尔数表示。总交换容量，操作容量，漏穿容量，全容量。
树脂的物理性能
(一) 外观 形状：透明或半透明的球状珠体。 颜色：白、浅黄、赤褐色。 (二) 含水率 树脂孔隙内所含的水分，一般在40%～69%。 与树脂的胶联度有关，交联度低，空隙率高，含水率高。
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(三) 密度 干真密度：干燥状态下，树脂材料本身具有的密度。 湿真密度：在水中充分溶胀后湿树脂本身的密度。 表观密度：树脂在水中充分溶胀后的堆积密度(视密 度) 。 单位均为mg/L. (四) 交联度