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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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离子交换树脂是一类用途很广的功能性高分子材料，利用其选择**换、吸附原理可以进行脱盐、脱色、分离、精制等，应用领域涉及水处理、食品加工、医药卫生、环保等，渗透在工业生产的各个环节，对现代化工业的发展起着重要作用。

一、离子交换树脂外观与结构

离子交换树脂外观为固体球形颗粒，粒径为0.3-1.2mm，呈乳白、淡黄或棕褐色不透明或半透明球状，不溶于水。

离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，其结构由三部分组成：不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的活性基团。活性基团包括固定离子和带相反电荷的可交换活动离子。

(４) 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。

2、离子交换树脂基体的组成

离子交换树脂的基体(matrix)，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。

(３) 对有色物的吸附

糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。

通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。

6、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) 树脂颗粒尺寸

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***。因此，树脂颗粒的大小应选择适当。如果树脂粒径在0.2mm(约为70目)以下，会明显增大流体通过的阻力，降低流量和生产能力。

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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。 四川口碑好MB20树脂型号

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