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离子交换树脂的基本参数和使用方法

离子交换树脂的基本参数：

离子交换树脂的离子交换容量

离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量”，即每克干树脂或

每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或meq/mL(湿)；当离子为一价时，毫

克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容

量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。

1-总交换容量：表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。

2-工作交换容量：表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，

以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。

3-再生交换容量：表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量表明树脂中原

有化学基团再生复原的程度。

通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交换容量为

再生交换容量的30～90%(对再生树脂而言)，后一比率亦称为树脂的利用率。

在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结

构不同而异。现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运

行时复核之。

离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂

体内，与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它

们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数

值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。

离子交换树脂的吸附选择性

离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂

分为强碱性和弱碱性。

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。

强酸型阳离子交换树脂吸附的顺序：

Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K＋≈NH4＋Na＋H＋Li＋

弱酸型阳离子交换树脂吸附顺序：

H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K＋≈NH4+Na+Li+

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-OH-F-HCO3-HSiO2-

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-

离子交换树脂的物理性质

离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。

1-树脂的粒径

离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒，它的尺寸也很重要。树脂颗粒较细者，反应速度

较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力；特别是浓糖液粘度高，这种

影响更显著。因此，树脂颗粒的大小应选择适当。

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0.315~1.25mm之间。

2-树脂的均一系数

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-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%，

则计算得均匀一系数为2.0。

3-树脂的密度

树脂的密度分干密度/湿密度，湿密度又分有，湿真密度/湿视密度，一般按照湿视密度确

定实际生产中的装填量。

4-树脂的溶解性

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。

5-转型膨胀率

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－转为OH－，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