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離子交換樹(shù)脂物理結(jié)構(gòu)

　　離子樹(shù)脂常分為凝膠型和大孔型兩類。

　　凝膠型樹(shù)脂的高分子骨架，在干燥的情況下內(nèi)部沒(méi)有毛細(xì)孔。它在吸水時(shí)潤(rùn)脹，在大分子鏈節(jié)間形成很微細(xì)的孔隙，通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤(rùn)樹(shù)脂的平均孔徑為2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。

離子交換樹(shù)脂

這類離子交換樹(shù)脂

較適合用于吸附無(wú)機(jī)離子，它們的直徑較小，一般為0.3～0.6nm。這類樹(shù)脂不能吸附大分子有機(jī)物質(zhì)，因后者的尺寸較大，如蛋白質(zhì)分子直徑為5～20nm，不能進(jìn)入這類樹(shù)脂的顯微孔隙中。

　　大孔型樹(shù)脂是在聚合反應(yīng)時(shí)加入致孔劑，形成多孔海綿狀構(gòu)造的骨架，內(nèi)部有大量永久性的微孔，再導(dǎo)入交換基團(tuán)制成。它并存有微細(xì)孔和大網(wǎng)孔(macro-pore)，潤(rùn)濕樹(shù)脂的孔徑達(dá)100～500nm，其大小和數(shù)量都可以在制造時(shí)控制。孔道的表面積可以增大到超過(guò)1000m2/g。江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司整理這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件，縮短了離子擴(kuò)散的路程，還增加了許多鏈節(jié)活性中心，通過(guò)分子間的范德華引力(van de Waals force)產(chǎn)生分子吸附作用，能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質(zhì)，擴(kuò)大它的功能。一些不帶交換功能團(tuán)的大孔型樹(shù)脂也能夠吸附、分離多種物質(zhì)，例如化工廠廢水中的酚類物。

　　大孔樹(shù)脂內(nèi)部的孔隙又多又大，表面積很大，活性中心多，離子擴(kuò)散速度快，離子交換速度也快很多，約比凝膠型樹(shù)脂快約十倍。使用時(shí)的作用快、效率高，所需處理時(shí)間縮短。大孔樹(shù)脂還有多種優(yōu)點(diǎn)：耐溶脹，不易碎裂，耐氧化，耐磨損，耐熱及耐溫度變化，以及對(duì)有機(jī)大分子物質(zhì)較易吸附和交換，因而抗污染力強(qiáng)，并較容易再生。

離子交換樹(shù)脂交換容量

　　離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹(shù)脂或每毫升濕樹(shù)脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g(干)或 meq/mL(濕)；當(dāng)離子為一價(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)(對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)數(shù))。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。

　　1、總交換容量，表示每單位數(shù)量(重量或體積)樹(shù)脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。

離子交換樹(shù)脂塔

2、工作交換容量，表示樹(shù)脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。

　　3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹(shù)脂的交換容量,表明樹(shù)脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。

　　通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交換容量為再生交換容量的30～90%(對(duì)再生樹(shù)脂而言)，后一比率亦稱為樹(shù)脂的利用率。

　　在實(shí)際使用中，離子交換樹(shù)脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同而異。現(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計(jì)算，在具體設(shè)計(jì)中，需憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實(shí)際運(yùn)行時(shí)復(fù)核之。

　　離子樹(shù)脂交換容量的測(cè)定一般以無(wú)機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹(shù)脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，溶液中常含有高分子有機(jī)物，它們的尺寸較大，難以進(jìn)入樹(shù)脂的顯微孔中，因而實(shí)際的交換容量會(huì)低于用無(wú)機(jī)離子測(cè)出的數(shù)值。這種情況與樹(shù)脂的類型、孔的結(jié)構(gòu)尺寸及所處理的物質(zhì)有關(guān)。