任何離子交換反應(yīng)都有三個特征:
1、和其他化學(xué)反應(yīng)一樣服從當(dāng)量定律,即以等當(dāng)量進行交換;
2、是一種可逆反應(yīng),遵循質(zhì)量作用定律;
3、交換劑具有選擇性。交換劑上的交換離子先和交換勢大的離子交換。在常溫和低濃度時,陽離子價數(shù)愈高,交換勢就愈大;同價離子則原子序數(shù)愈大,交換勢愈大。
強酸陽樹脂的選擇性順序為:
Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > H+
強堿陰樹脂的選擇性順序為:
Cr2O72- > SO42- > CrO42- > NO3- > Cl- > OH-
當(dāng)高濃度時,上述前后順序退居次要地位,主要依濃度的大小排列順序。
離子交換的過程:①被處理水溶液中的離子遷移到附著在離子交換劑顆粒表面的液膜中;②被處理水溶液中的離子通過液膜擴散(簡稱膜擴散)進入顆粒中;并在顆粒的孔道中擴散而到達離子交換劑的交換基團的部位上(簡稱顆粒內(nèi)擴散);③被處理水溶液中的離子同離子交換劑的離子進行交換;④離子交換劑中被交換下來的離子沿相反途徑轉(zhuǎn)移到被處理的水溶液中。其中離子交換反應(yīng)一般認為是瞬間完成的,而離子交換過程的速度主要是由歷時長的膜擴散或顆粒內(nèi)擴散所決定的。
離子交換劑:有無機和有機質(zhì)兩類。前者如天然物質(zhì)海綠砂或合成沸石;后者如磺化煤和樹脂。