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简单快速地带你了解离子交换膜

1、定义：离子交换膜是膜状的离子交换树脂。它包括三个基本组成部分：高分子骨架、固定基团、基团上的可移动离子。

2、分类：按照其带电荷种类的不同，主要分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，分别简称为阳膜和阴膜。

阳膜膜体中含有带负电的酸性活性基团，因此它能选择透过阳离子而阻挡阴离子。

阴膜膜体中含有带正电的碱性活性基团，因此它能选择透过阴离子而阻挡阳离子。

对于阳膜，其固定的基团主要有：磺酸基、磷酸基、羧酸基、酚基以及酸基和硒酸基等；阴膜的固定基团主要有伯、仲、叔、季四种胺的氨基和芳氨基等。

交换基团的种类不同对膜的电阻和选择性有很大的影响。如磺酸基团在整个PH值范围均是离解的，而羧基在PH小于3的情况下基本上是不能离解的。季氨基团在整个PH范围是离解的，而其它基团只是弱离解的。因此商业运用的膜大多是磺酸基的阳膜和季氨基的阴膜。若膜体中同时含有带正电的碱性基团，又含有带负电的酸性基团，则称为双性离子交换膜；若阴、阳离子基团交替排列则构成镶嵌膜；若阴、阳离子交换层直接复合起来，则构成双极膜。特别是当一交换层与另一交换层相比特别薄时，则对二价或高价离子具有阻挡作用或者优先渗透作用，称为1-2价离子选择性膜。

离子交换膜也可以按照其固定基团与骨架的结合方式进行划分。凡是固定基团以物理方式和膜状高分子母体结合的称为异相膜；固定基团以化学键和膜状高分子母体相结合的称为均相膜；若膜中一部分固定基团以物理方式和高分子母体结合而另外一部分固定基团以化学键与高分母体相结合的则称为半均相膜。

弱酸阳离子交换树脂的这种挑选性与下列因素有关：

   1、离子带的电荷越多，则越简单被阴离子交流树脂吸附。例如二价离子就比一价离子易被吸附。

   2、对带有相同电荷量的离子而言，则原子序大的离子，较易被吸附。

   3、浓溶液与稀溶液比较，则在浓溶液中贱价离子易于被树脂吸附。一般讲，对H型强酸性阳阴离子交流树脂而言，对水中离子的挑选次序。对OH型强碱性阴阴离子交流树脂而言，对水中阴离子的挑选次序。阴离子交流树脂的这种挑选性，关于剖析和判别化学水处理进程是很有用的。

   树脂进水水质进行操控：

   1、水的浊度：顺流再生交流器≤5mg/L，对流再生交流器≤2mg/L。弱酸阳离子交换树脂

   2、残留活性氯：游离氯≤0.1mg/L。

   3、化学耗氧量（COD）≤1mg/L。

   4、含铁量：复床交流器≤0.3mg/L，混床交流器≤0.1mg/L。

   每运转10～20周后，对阴阳离子交流树脂进行污染状况的查看。发现污染，及时用相对应的方法进行处理。

说到离子交换树脂可能有很多人都知道，是用来吸收水中的钙镁等阳离子，和氢氧根等阴离子。使水趋向于纯水并且离子交换树脂经过处理可以反复使用，一种处理水的好方法。说来说去离子交换树脂究竟是什么呢？怎样给它一个定义呢？

如果一定要给它一个定义，那可以说：

离子交换树脂是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。

离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。

离子交换树脂基本分类：

离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为乙烯系树脂和烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸和中强碱性类）。

基本类型

强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个离子交换树脂

反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。

树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，弱酸阳离子交换树脂型号，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

弱酸性阳离子树脂

这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－（R为碳氢基团），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、和中性或微酸性溶液中（如pH5～14）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（比强酸性树脂较易再生）。

强碱性阴离子树脂

这类树脂含有强碱性基团，如季胺基（亦称四级胺基）－NR3OH（R为碳氢基团），能在水中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。

这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（如NaOH）进行再生。

弱碱性阴离子树脂

这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺基（二级胺基）-NHR、或叔胺基（三级胺基）-NR2，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液离子交换树脂

中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（如pH1～9）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。

离子树脂的转型

以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子型式运行，以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，青海弱酸阳离子交换树脂，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用（如蔗糖转化和设备腐蚀等）。这种树脂以钠型运行使用后，弱酸阳离子交换树脂价格，可用盐水再生（不用强酸）。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl－而吸附交换其他阴离子，弱酸阳离子交换树脂批发，它的再生只需用盐水溶液。和氯型树脂也可转变为碳酸氢型（HCO3－）运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有强酸性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。

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