離子交換樹脂是具有網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的高分子多元酸或多元堿的聚合物。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架一般十分穩(wěn)定,與酸、堿及某些有機溶劑和一般弱氧化劑都不起作用,對熱也比較穩(wěn)定。在其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上有許多可電離、可被交換的基團,如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基 (—NROH)等,正由于這些基團的存在,才使樹脂具有離子交換能力。
離子交換樹脂的種類很多,常用的是聚苯乙烯型離子交換樹脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中二乙烯苯是交聯(lián)劑。經(jīng)濃硫酸磺化后,即制得聚苯乙烯型磺酸基陽離子交換樹脂。
如果用其它基團代替磺酸基,就可以得到一系列陽離子交換樹脂。例如—COOH、—OH等。這些基團上的氫離子可被樣品溶液中的陽離子交換。
離子交換樹脂肪內(nèi)含有一定量的水份,在運輸及貯存過程中應(yīng)盡量保持這部分水。如貯存過程中樹脂脫了水,應(yīng)先用濃食鹽水(-10%)浸泡,再逐漸稀釋,不得直接放于水中,以免樹脂急劇膨脹而破碎。
在長期貯存中,強型樹脂應(yīng)轉(zhuǎn)變成鹽型,弱型樹脂可轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的氫型或游離堿型也可轉(zhuǎn)為鹽型,然后浸泡在潔凈的水中。樹脂在貯存或運輸過程中,應(yīng)保持在5-40°C的溫度環(huán)境中,避免過冷或過熱,影響質(zhì)量。若冬季沒有保溫設(shè)備時,可將樹脂貯存在食鹽水中,食鹽水的溫度可根據(jù)氣溫而定。
陰離子交換樹脂具有與陽離子交換樹脂同樣的有機骨架,只是在骨架上引入了可離解的堿性基團,如—NH、—NH、—NHR等。這類樹脂若用NaOH溶液處理,則發(fā)生交換反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)?mdash;OH型陰離子交換樹脂。其反應(yīng)如下:
R—N(CH)Cl + OH ====== R—N(CH)OH + C1
這些基團上的氫氧根離子可被樣品溶液中的陰離子交換。
陽樹脂分弱樹脂和強樹脂兩大類。分子式H-R(當(dāng)然也可以是Na-R型), H就是氫離子。樹脂高度約0.8米到1.6米。當(dāng)水從上向下,通過樹脂層時,水中的陽離子與樹脂的H離子發(fā)生交換,樹脂**上層是鐵鈣鎂離子,接著是鉀鈉氨離子。
出水水質(zhì)是酸性的,PH值一般小于3。當(dāng)運行約一天左右時,出水開始出現(xiàn)鈉離子,表示反應(yīng)到了終點,需要用酸(HCl)反洗,將鈉鈣離子再置換出來。