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5、离子交换树脂的吸附选择性

离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下：

(１) 对阳离子的吸附

高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

(２) 对阴离子的吸附

强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：

SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：

OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的)；但在再生时较难洗脱。因此，糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色，可充分发挥两者的长处。

树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的性质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而耐用，密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%；用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%；单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。

除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。

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二、离子交换树脂的国内现状

我国自20世纪50年代以来开始生产和应用离子交换树脂。经过半个多世纪的发展，国内常规离子交换树脂的产量不断增加，品种不断丰富，制造和应用技术已经较为成熟，先后发展了凝胶树脂、大孔树脂、超高交联树脂、复合功能树脂及树脂基复合吸附剂等五代树脂。

近年来，国内离子交换树脂产量不断扩大，技术不断提升，已成为世界比较大的生产国，2018年我国离子交换树脂行业产能规模在42.7万吨左右，产量也由2008年的16.35万吨增长至2018年的30.44万吨。需求方面，据测算2017年我国离子交换树脂需求量为20.38万吨，2018年我国离子交换树脂需求量增长至21.56万吨。我国离子交换树脂除供应国内市场外，还出口到全世界50多国，出口量约占产量的30 %，成为世界离子交换树脂出口大国。2016年出口量增加到约9万吨， 2018年我国离子交换树脂出口数量为10.33万吨，预测今后几年，我国离子交换树脂产销形势将继续向好，前景乐观。

4.3 选择吸附顺序

根据以上影响交换速度的因素，可以推断：

1）在常温、稀溶液中离子价数越高，与固定离子的静电引力越大，越优先交换。

Cr3+ > Ca2+ > Na+     PO43 -> SO42-> Cl-

2）稀溶液中，同价离子原子序数越大，与固定离子的静电引力越大；稀土元素相反。

   K+ > Na+> H+

3）在高浓度的溶液中，由于离子的水化作用不充分，水合离子的半径接近离子半径，原子序数越大，离子半径增大，离子表面电荷密度相对减小，与固定离子的静电引力越小。

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网状骨架不溶于一般的酸、碱溶液及各种有机溶剂，如乙醇、**及烃等。功能基（活性基团）固定在网络骨架上不能自由移动。功能基所带的可以离解的离子却能自由移动，可以与周围的外来离子互相交换。随着使用或再生时，在不同的外界条件下，与周围的同类型其他离子相互交换。以聚苯乙烯型离子交换树脂为例，其母体为苯乙烯单体与二苯乙烯交联剂共聚成的网状骨架，功能基团为磺酸基，可交换离子为氢离子或钠离子。

人们就是通过控制树脂上的可交换离子，创造适宜条件，如改变浓度差、利用亲合力差别等，使它与相近的同类型离子进行反复交换，以达到不同的使用目的，如浓缩、分离、提纯、净化等。 MB20树脂上海纯超环保各种型号出售。原装MB20树脂量大从优

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以001×7强酸阳离子交换树脂为例说明：

001×7强酸阳离子交换树脂是一种凝胶型离子交换树脂，其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道，孔道里面充满了水分子，在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当原水当中的Ca2+，Mg2+等阳离子-扩散到树脂的孔道中时，由于该树脂对Ca2+，Mg2+等阳离子选择性强于对H+的选择性，，所以H+就与进入树脂孔道中的Ca2+，Mg2+等阳离子发生快速的交换反应，Ca2+，Mg2+等阳离子被固定到树脂交换基团上面，被交换下来的H+向树脂的孔道中-扩散，**终扩散到水中。

(1) 边界水膜内的扩散  水中的Ca2+，Mg2+等阳离子向树脂颗粒表面迁移，并扩散通过树脂表面的边界水膜层，到达树脂表面；

(2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散)   Ca2+，Mg2+等阳离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，到达交换点；

(3)离子交换  Ca2+，Mg2+等阳离子与树脂基团上的可交换的H+进行交换反应；

(4)交联网孔内的扩散  被交换下来的H+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散。

(5)边界水膜内的扩散   **终扩散到水中。 上海口碑好MB20树脂型号

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