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无机离子交换剂 [IXE]
综述:无机离子捕捉剂是利用特定的离子之间的反应,去除制品中有害离子,可有效提高制品品质,防止制品劣化。
  • 特点
  • 用途
  • 规格

■ 无机离子交换剂的分类方法

1. 硅铝酸盐 硅酸盐 3A,5A

2. 水合氧化物 Sb2O52H2O , Bi2O3nH2O

3. 多价金属酸性盐 Zr(HPO4) 2 H2O , Ti(HPO4) 2 H2O

4. 杂多酸 (NH4) 3 Mo 12 (PO4) 40 nH 2 O

5. 其他 Ca 10 (PO4) 6 (OH)2 , MgAl(CO3)(OH) nH2O

■ 离子交换反应(基本反应)

☆ 阳离子交换反应

R-OH+M + →R-OM+H +

☆ 阴离子交换反应

R-OH+A - →R-A+OH -

R-OH+A - +H + →R-OH 2 A

■ 离子交换反应 ( 对 pH 值的影响 )

☆ 阳离子交换反应容易发生在碱性离子上( 生成酸 )

R-OH

OH -

M + →R-OM+H 2 O

☆( 阴离子交换反应容易发生在酸性离子上( 生成碱 )

R-OH

H +

A - →R-OH 2 A

■由无机离子交换剂的性质所决定的离子交换的不同特性


酸性化合物 Sb2O5nH2O


两性化合物 TiO2nH2O


碱性化合物 Bi2O3nH2O

■ 无机离子交换剂 「IXE」 的特性

1. 耐热性强, 100 ℃ 以上仍可使用。

2. 离子选择性高,能在共存离子中分选出特定离子。

3. 在无水条件下仍效果显著。

4. 耐放射线效果显著,在强放射线下效果如初。

5. 耐有机药品性,对熔融树脂的耐受性高。

6. 强抗氧化性,可在强氧化性环境中使用。

7. 在高温条件下具有气体吸附性能。

■ IXE 长处、短处

特征

长处

短处

○ 耐热性

能熔融入树脂中使用

能在高温溶液中使用

 

○ 离子选择性

在高浓度溶液中能够有选择地捕捉特定离子

离子一旦被吸附则不 可再 生

特定离子以外的不能捕捉

○ 无水条件下的效果

能熔融入树脂中使用

能在有机溶剂中使用

 

○ 亲水性 ( 耐有机药品性 )

能在树脂、有机溶剂中使用

在溶液里离子交换剂本身有溶出可能

○ 微粉末

适合溶入树脂

在液体中分离复杂

○ 耐放射线性

适用于放射性排液处理

 

有用的领域:捕捉固定融入树脂的杂质离子、有机溶剂的精制、排液处理 ( 有害离子的去除 ) 、增强涂膜的防腐蚀效果、原子能相关

不擅长的领域:水溶液的精制

■ 无机离子交换剂 IXE 的耐热性 (IXE-300 在规定温度下经过 4 小时烧制后的分配系数; Kd

离子交换剂中离子的量 / 交换剂重量 (g)Kd= (ml/g)液体中离子的量 / 溶液体积 (ml )

■ 无机离子交换剂 IXE 的离子选择性

离子交换剂 0.1g/溶液 25ml,初期离子浓度 =1× 10 -3 M ,20 ℃分离系数 αBA = Kd( A 离子 )/Kd( B离子 )

■ 离子交换反应 ( 双离子交换剂并用的效果 ) 

                                 容易进行阳离子交换的反应

                                      
     pH 值上升 阴 / 阳离子交换剂并用                      pH 值下降

                                       
                              容易进行阴离子交换的反应

 

■ 离子交换反应 ( 双离子交换剂并用的效果 )

■ 作为离子交换基的硝酸基 ( NO 3 ) 的效果

IXE 1.0g /0.1 N-NaCl/HCl 50ml 在 40 ℃ 条件下搅拌 24 小时

■ IXE 的具有代表性的性质

型号
IXE-100
IXE-300
IXE-500
IXE-530
IXE-550
IXE-600
IXE-633
IXE-700F
IXE-800
IXE-6107
IXE-6136
离子交换类型
主要成分
Zr
Sb
Bi
Bi
Bi
Bi,Sb
Bi,Sb
Mg,Al
Zr
Zr,Bi
Zr,Bi
总离子交换容量
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 离 子交 换 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
离子交换速度
粒径
μm
1.0
0.5
1.5
1.5
1.5
1.0
1.5
1.5
2
1.5
2.1
热水抽出试验
电传导速度
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
容积 抵抗率( 顺序 )
Ωcm
 
- (高)
 
- (低)
 
- (高)
 
- (高)
 
- (高)
10 11
10 13
10 13
 
- (高)
 
- (高)
 
-(高)
环氧树脂硬化特性
 
- (好)
 
(不好)
 
-(好)
 
- (好)
 
- (好)
60
100
 
-(好)
 
-(好)
 
-(好)



■ 总离子交换容量 : 依据 HCL 和 NaOH 的水溶液 ( IXE 1.0 g /0.1 N-HCl 或 NaOH 50 ml 20 h rs ) 。
■ 中性离子交换容量 : 中性 ( 离子交换平衡后 ) 时的离子交换量。
■ 离子交换速度 : NaCL1mep 负荷时的速度的比较 (IXE 3.0 g /0.01 N-NaCl 300 ml) 。
■ 粒径 : 激光衍射式粒度分布测定装置。
■ 热水抽出试验 :IXE 1.0 g / 纯净水 100 ml 95 ℃ 20 小时 ) 。
■ 容积抵抗率 :EOCN 5.4g, PN -100 2.7g,TPP0.1g, IXE 10g 混合 → 铅弹成型 → 硬化。
■ 环氧树脂硬化特性 :EOCN 19g, BREN 4g, PN -100 10g , TPP0.1g , SiO2 65g,IXE3g 混合, → 测量扭矩 ( 170 ℃)、 以未添加 IXE 为 100 的时候的相对值。


■ 对应 IXE 的各种阴离子的 Kd( ) 内为 pH 值


IXE 5.0g / 50ml 试验溶液 、 20 -25 ℃ 、 24 小时分配系数 Kd = (C 0 -C) × V / C 0 × m(ml/g)( C0 : 原液离子浓度 , C: 试验液离子浓度 ,V : 试验液体积 、 m : IXE 重量 )


试验溶液:

0.01N 盐溶液 : 0.01N-NaCl, NaBr, NaNO3 , Na2 SO4 和 Na3 PO4

0.01N 混合液 : 0.01N 盐溶液 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