环保型阴离子交换树脂的制备(3)
树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法，将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在20、30、40、50……目筛网上的留存量，以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。多数通用的树脂产品的有效粒径在0.4~0.6mm之间。
树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子，相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。如一种树脂(IR一120)的有效粒径为0.4~0.6mm，它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为:18.3%、41.1%、及31.3%，则计算得均匀系数为2.0。
（2）离子交换树脂溶解性
离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质，及树脂分解生成的物质，会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大。
（3）离子交换树脂膨胀度
离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由Cl一转为OH一，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。
（4）离子交换树脂交联度
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。
1.1.3 离子交换树脂的交换过程
对于离子交换树脂，离子交换树脂内部是离子交换反应主要发生场所[4]。离子交换树脂中的离子交换反应速率相比于一般均相溶液中的离子反应速率还是要慢得多，即便离子交换树脂是高度亲水性、并且被水高度溶胀。在实际情况中，离子交换树脂的离子交换和吸附吸附是同时存在并且相互作用的。所以，离子交换树脂除了具有离子交换能力外，还具有吸附离子的能力，这种现象在大孔离子交换树脂中表现的尤为突出[5-6]。
（1）离子交换树脂的交换原理
离子交换树脂被浸泡在水溶液中进行静态离子交换时，达到离子交换平衡所需的时间差别很大。当离子交换树脂在柱中用动态方式进行交换时，离子交换树脂的实际交换容量被其交换速率决定着。由于存在交换速率的限制，在实际条件下的离子交换树脂的实际交换容量相比于树脂的总交换容量一般是明显相对低的。
（2）离子交换速率的影响因素
离子交换树脂的结构、离子交换树脂的粒度、离子交换树脂的功能基的性质和数量以及溶剂的性质、溶液的组成等一些列因素。引起交换速度差异的原因可用图 1离子交换树脂的离子交换过程来说明。
图 1所示的 7 个步骤：
①溶液中离子B+扩散到离子交换树脂的表面。
② B+扩散穿过离子交换树脂表面厚度为δ的液膜。
③ B+ 通过离子交换树脂内部孔隙扩散到交换部位。
④ B+与交换部位的离子 A+发生交换反应。
⑤交换下来的 A+通过离子交换树脂内部孔隙向离子交换树脂表面扩散。
⑥ A+扩散穿过离子交换树脂表面液膜。
⑦ A+从液膜表面向溶液中扩散。
其中第④步即离子交换反应本身可以认为是瞬间完成的，其它 6 步都是离子扩散过程。因此离子扩散的速度实际上决定整个离子交换反应过程的速率。并且由于离子交换过程中溶液不停的在离子交换树脂流动，所以步骤 ①和步骤⑦都很快。所以实际控制交换速度的是膜扩散控制和颗粒扩散控制决定的[7]离子穿过液膜扩散受到的阻力称为膜扩散控制。穿过颗粒内部孔隙扩散时受到的阻力称为颗粒扩散控制。
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