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■ 無(wú)機(jī)離子交換劑的分類方法
1. 硅鋁酸鹽 硅酸鹽 3A,5A
2. 水合氧化物 Sb2O52H2O , Bi2O3nH2O
3. 多價(jià)金屬酸性鹽 Zr(HPO4) 2 H2O , Ti(HPO4) 2 H2O
4. 雜多酸 (NH4) 3 Mo 12 (PO4) 40 nH 2 O
5. 其他 Ca 10 (PO4) 6 (OH)2 , MgAl(CO3)(OH) nH2O
■ 離子交換反應(yīng)(基本反應(yīng))
☆ 陽(yáng)離子交換反應(yīng)
R-OH+M + →R-OM+H +
☆ 陰離子交換反應(yīng)
R-OH+A - →R-A+OH -
R-OH+A - +H + →R-OH 2 A
■ 離子交換反應(yīng) ( 對(duì) pH 值的影響 )
☆ 陽(yáng)離子交換反應(yīng)容易發(fā)生在堿性離子上( 生成酸 )
R-OH | OH - M + →R-OM+H 2 O |
☆( 陰離子交換反應(yīng)容易發(fā)生在酸性離子上( 生成堿 )
R-OH | H + A - →R-OH 2 A |
■由無(wú)機(jī)離子交換劑的性質(zhì)所決定的離子交換的不同特性
酸性化合物 Sb2O5nH2O
兩性化合物 TiO2nH2O
堿性化合物 Bi2O3nH2O
■ 無(wú)機(jī)離子交換劑 「IXE」 的特性
1. 耐熱性強(qiáng), 100 ℃ 以上仍可使用。
2. 離子選擇性高,能在共存離子中分選出特定離子。
3. 在無(wú)水條件下仍效果顯著。
4. 耐放射線效果顯著,在強(qiáng)放射線下效果如初。
5. 耐有機(jī)藥品性,對(duì)熔融樹脂的耐受性高。
6. 強(qiáng)抗氧化性,可在強(qiáng)氧化性環(huán)境中使用。
7. 在高溫條件下具有氣體吸附性能。
■ IXE 長(zhǎng)處、短處
特征 | 長(zhǎng)處 | 短處 |
○ 耐熱性 | 能熔融入樹脂中使用 能在高溫溶液中使用 | |
○ 離子選擇性 | 在高濃度溶液中能夠有選擇地捕捉特定離子 | 離子一旦被吸附則不 可再 生 特定離子以外的不能捕捉 |
○ 無(wú)水條件下的效果 | 能熔融入樹脂中使用 能在有機(jī)溶劑中使用 | |
○ 親水性 ( 耐有機(jī)藥品性 ) | 能在樹脂、有機(jī)溶劑中使用 | 在溶液里離子交換劑本身有溶出可能 |
○ 微粉末 | 適合溶入樹脂 | 在液體中分離復(fù)雜 |
○ 耐放射線性 | 適用于放射性排液處理 |
有用的領(lǐng)域:捕捉固定融入樹脂的雜質(zhì)離子、有機(jī)溶劑的精制、排液處理 ( 有害離子的去除 ) 、增強(qiáng)涂膜的防腐蝕效果、原子能相關(guān)
不擅長(zhǎng)的領(lǐng)域:水溶液的精制
■ 無(wú)機(jī)離子交換劑 IXE 的耐熱性 (IXE-300 在規(guī)定溫度下經(jīng)過(guò) 4 小時(shí)燒制后的分配系數(shù); Kd
離子交換劑中離子的量 / 交換劑重量 (g)Kd= (ml/g)液體中離子的量 / 溶液體積 (ml )
■ 無(wú)機(jī)離子交換劑 IXE 的離子選擇性
離子交換劑 0.1g/溶液 25ml,初期離子濃度 =1× 10 -3 M ,20 ℃分離系數(shù) αBA = Kd( A 離子 )/Kd( B離子 )
■ 離子交換反應(yīng) ( 雙離子交換劑并用的效果 )
容易進(jìn)行陽(yáng)離子交換的反應(yīng)
pH 值上升 陰 / 陽(yáng)離子交換劑并用 pH 值下降
容易進(jìn)行陰離子交換的反應(yīng)
■ 離子交換反應(yīng) ( 雙離子交換劑并用的效果 )
■ 作為離子交換基的硝酸基 ( NO 3 ) 的效果
IXE 1.0g /0.1 N-NaCl/HCl 50ml 在 40 ℃ 條件下攪拌 24 小時(shí)
■ IXE 的具有代表性的性質(zhì)
型號(hào) | IXE-100 | IXE-300 | IXE-500 | IXE-530 | IXE-550 | IXE-600 | IXE-633 | IXE-700F | IXE-800 | IXE-6107 | IXE-6136 | |||
離子交換類型 | 陽(yáng) | 陽(yáng) | 陰 | 陰 | 陰 | 雙 | 雙 | 陰 | 陰 | 雙 | 雙 | |||
主要成分 | Zr | Sb | Bi | Bi | Bi | Bi,Sb | Bi,Sb | Mg,Al | Zr | Zr,Bi | Zr,Bi | |||
總離子交換容量 | Cl - | meq/g | - | - | 3.9 | 3.7 | 4.1 | 2.0 | 2.8 | 4.5 | 1.0 | 2.7 | 2.2 | |
Na + | meq/g | 6.6 | 4.0 | - | - | - | 2.0 | 1.3 | - | - | 2.0 | 2.6 | ||
中性 離 子交 換 容量 | Cl - | meq/g | - | - | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 2.0 | 1.8 | 4.5 | 0.2 | 2.3 | 2.0 | |
Na + | meq/g | 3.3 | 2.3 | - | - | - | 1.5 | 1.3 | - | - | 1.4 | 1.3 | ||
離子交換速度 | 慢 | 快 | 慢 | 慢 | 慢 | 快 | 快 | 慢 | 慢 | 快 | 快 | |||
粒徑 | μm | 1.0 | 0.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.5 | 2 | 1.5 | 2.1 | ||
熱水抽出試驗(yàn) | 電傳導(dǎo)速度 | μS/cm | 300 | 10 | 10 | <10 | 30 | 25 | 50 | 20 | 25 | 25 | ||
pH | 3.0 | 5.0 | 5.0 | 6.0 | 4.5 | 4.8 | 9.5 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | ||||
容積 抵抗率( 順序 ) | Ωcm | - (高) | - (低) | - (高) | - (高) | - (高) | 10 11 | 10 13 | 10 13 | - (高) | - (高) | -(高) | ||
環(huán)氧樹脂硬化特性 | - (好) | (不好) | -(好) | - (好) | - (好) | 60 | 100 | -(好) | -(好) | -(好) |
■ 總離子交換容量 : 依據(jù) HCL 和 NaOH 的水溶液 ( IXE 1.0 g /0.1 N-HCl 或 NaOH 50 ml 20 h rs ) 。
■ 中性離子交換容量 : 中性 ( 離子交換平衡后 ) 時(shí)的離子交換量。
■ 離子交換速度 : NaCL1mep 負(fù)荷時(shí)的速度的比較 (IXE 3.0 g /0.01 N-NaCl 300 ml) 。
■ 粒徑 : 激光衍射式粒度分布測(cè)定裝置。
■ 熱水抽出試驗(yàn) :IXE 1.0 g / 純凈水 100 ml 95 ℃ 20 小時(shí) ) 。
■ 容積抵抗率 :EOCN 5.4g, PN -100 2.7g,TPP0.1g, IXE 10g 混合 → 鉛彈成型 → 硬化。
■ 環(huán)氧樹脂硬化特性 :EOCN 19g, BREN 4g, PN -100 10g , TPP0.1g , SiO2 65g,IXE3g 混合, → 測(cè)量扭矩 ( 170 ℃)、 以未添加 IXE 為 100 的時(shí)候的相對(duì)值。
■ 對(duì)應(yīng) IXE 的各種陰離子的 Kd( ) 內(nèi)為 pH 值
IXE 5.0g / 50ml 試驗(yàn)溶液 、 20 -25 ℃ 、 24 小時(shí)分配系數(shù) Kd = (C 0 -C) × V / C 0 × m(ml/g)( C0 : 原液離子濃度 , C: 試驗(yàn)液離子濃度 ,V : 試驗(yàn)液體積 、 m : IXE 重量 )
試驗(yàn)溶液:
0.01N 鹽溶液 : 0.01N-NaCl, NaBr, NaNO3 , Na2 SO4 和 Na3 PO4
0.01N 混合液 : 0.01N 鹽溶液 和 0.01N 酸溶液以 1:1 比例混合
0.01N 酸溶液 : 0.01N-HCl, HBr, HNO3 , H2SO4 和 H3 PO4
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