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离子交换树脂的作用原理

2022-02-18

离子交换树脂的交换反应与溶液中的置换反应相似，利用固载在聚合物骨架上的功能基所带的可交换的离子在水溶液中能发生离解，如磺酸树脂上可离解出氢离子，这种离子可在较大的范围内自由移动，扩散到溶液中。同时，在溶液中的同类型离子，如钠离子，也能从溶液中扩散到聚合物网格和孔内。当这两种离子的浓度差较大时，就产生一种交换的推动力使它们之间发生交换作用，浓度差越大，交换速度越快。利用这种浓度差的推动力关系使树脂上的可交换离子发生可逆交换反应，如，当溶液中的钠离子浓度较大时，就可把磺酸树脂上的氢离子交换下来。当全部氢离子被钠离子交换后，这时就称树脂为钠离子所饱和。然后，如果把溶液变为浓度较高的酸时，溶液中的氢离子又能把树脂上的钠离子置换下来，这时树脂就“再生”为H⁺型。其他离子交换树脂的交换反应与此相类似(进一步的讨论可参见后期发布的博客）。通过这种可逆交换作用原理，加上树脂上固载的功能基对不同离子具有不同的亲和性，使离子交换树脂能应用于离子的分离、置换、浓缩、杂质的去除和催化化学反应等。

由于离子交换树脂中聚合物骨架的稳定，使可逆交换反应能在树脂上反复进行，使用寿命长。在工业生产过程中，可以简化生产流程，缩短生产时间，提高生产效率和产品质量。