離了交換樹脂的結(jié)構(gòu)主要由高分子骨架、官能團(tuán)和樹脂上的小孔組成,離子交換樹脂上的官能團(tuán)決定著樹脂的酸堿性和強(qiáng)弱性。
離子交換樹脂是由高分子化合物組成的小球形顆粒,并且構(gòu)成小球的高分子化合物具有稱為骨架的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。許多官能團(tuán)連接到骨架上,這些骨架具有可交換的離子并且可以發(fā)生交換反應(yīng)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要由基于孔的分散結(jié)構(gòu)組成。大多數(shù)離子交換樹脂具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有出色的復(fù)合形狀,可以在任何復(fù)雜的環(huán)境中長時間使用,并且不會產(chǎn)生易溶的高分子化合物。
離子交換樹脂的組成
單體:苯乙烯,甲基丙烯酸等
交叉劑:使聚合物交叉以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),例如二乙烯基苯。
交換基團(tuán):包含活性離子的基團(tuán)。
合成:合成聚合物骨架,引入交換基團(tuán)。
聚合物骨架:交聯(lián)聚合物。
離子交換基團(tuán):-SO3Na,-COOH,-N(CH3)3Cl,-N(CH3)2,-N(CH3)2孔:凝膠孔,孔
離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)由四部分組成,分別是
1.高分子骨架:由交聯(lián)聚合物組成
2.離子交換基團(tuán):結(jié)合到聚合物的主鏈上,具有離子官能團(tuán)(稱為抗衡離子)或具有可交換離子的極性非離子官能團(tuán)。
3.官能團(tuán)離子:官能團(tuán)離子決定離子交換樹脂的“酸性”或“堿性”和交換容量。如果官能團(tuán)是強(qiáng)酸性的,被稱為強(qiáng)酸性離子交換樹脂。若官能團(tuán)離子是強(qiáng)酸性的,被稱為強(qiáng)堿性離子交換樹脂。類似地,根據(jù)功能離子的性質(zhì),存在弱酸,弱堿和其他類型的離子交換樹脂。
4.孔:干和濕離子交換樹脂都在聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)具有孔(凝膠孔),在聚合物結(jié)構(gòu)之間具有孔(毛細(xì)管孔)。許多交換基團(tuán)化學(xué)鍵合到交聯(lián)的聚合物基體(骨架)上,并且這些交換基團(tuán)也由兩個部分組成:固定部分和活動部分。
交換基團(tuán)的固定部分稱為固定離子,因?yàn)樗c聚合物基質(zhì)結(jié)合并且不能自由移動。交換基團(tuán)的活性部分是具有與固定離子相反的符號的離子,該固定離子通過離子鍵結(jié)合,稱為反向離子或可交換離子??购怆x子可以在溶液中解離成自由移動的離子,并且在某些條件下可以與具有相同符號的其他抗衡離子交換。
離子交換的基本原理
離子交換選擇性定義為離子交換劑對特定離子表現(xiàn)出優(yōu)先活性的特性。離子交換樹脂具有不同的吸附各種離子的能力。一些離子被吸附在交換樹脂上,但是吸附后難以交換。其他離子不容易吸附,但易于替換。該性質(zhì)稱為離子交換選擇性。
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