離子交換樹(shù)脂總交換容量的測(cè)定方法

李宏亮

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830000）

1 前言

離子交換樹(shù)脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號(hào)離子進(jìn)行交換。按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同，離子交換樹(shù)脂可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩類。實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法測(cè)離子的總交換容量，動(dòng)態(tài)法就是將樹(shù)脂裝在交換柱中用一定流速的溶液流過(guò)，測(cè)定交換離子的數(shù)量。靜態(tài)法則用浸泡的方法測(cè)定交換的離子數(shù)量。不論靜態(tài)法還是動(dòng)態(tài)法，實(shí)質(zhì)都是利用酸堿滴定分析交換下來(lái)的離子總量，從而確定它的全交換容量[1]。離子交換樹(shù)脂用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等[2]。離子交換技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 靜態(tài)法測(cè)定陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的總交換容量

精確稱取2g已預(yù)處理好，并抽干的氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂732#，105℃下烘干至恒重；按下式計(jì)算含水量：

W%=（W1-W2）/W1×100%

其中：W1—烘前樹(shù)脂量；W2—烘后樹(shù)脂量。

另取上述樹(shù)脂1g，放入三角瓶中，用吸管加入50mL0.1445mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，放置24小時(shí)，要求樹(shù)脂全部浸入溶液中，然后用吸管分別取出10mL放入兩只三角瓶中。以甲基橙1-2滴做指示劑，用0.0978mol/LHCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液由黃色變到紅色為滴定終點(diǎn)，取兩次滴定的平均值。

總交換容量（meq/g干樹(shù)脂）=[（50N1-5N2V2）]/[G（1-W）]

其中：G—濕樹(shù)脂重量；W—樹(shù)脂含水量%；N1--NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的mol濃度；N2--HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的mol濃度；V2—HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量（mL）。

2.2 動(dòng)態(tài)法測(cè)定弱堿性陰離子交換樹(shù)脂的總交換容量

精確稱取2g左右已預(yù)處理好，并抽干的Cl型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂330#，測(cè)其含水量。同時(shí)另取2g左右，裝入小玻璃柱中，裝柱時(shí)應(yīng)注意不應(yīng)使樹(shù)脂層中有氣泡存在。然后通入0.5mol/LNa2SO4溶液進(jìn)行交換，用500mL容量瓶收集流出液，流速約為250mL/h，流滿刻度為止，吸取流出液10mL，用0.0255mol/LAgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，加入1mLK2Cr2O7指示劑，溶液從黃色變?yōu)榧t色為滴定終點(diǎn)。

總交換容量（meq/g干樹(shù)脂）=10VN/[G（1-W）]

其中：G—濕樹(shù)脂重量（g）；W—樹(shù)脂含水量%；N—AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的mol濃度；V—AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量（mL）。

3 結(jié)果及討論

3.1 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)及總交換容量測(cè)定

3.1.1 離子交換樹(shù)脂水分含量的測(cè)定

表1 Cl型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂330#水分測(cè)定

表2 氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂732#水分測(cè)定

3.1.2 離子交換樹(shù)脂總交換容量的測(cè)定

表3 Cl型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂330#總交換容量的測(cè)定

表4 氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂732#總交換容量的測(cè)定

3.2 數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算過(guò)程

對(duì)于330#樹(shù)脂：水分含量=（33.2748-32.0384）/1.9975=61.897%

總 交 換 容 量=（10*3.3*0.0255）/[1.9975*（1-61.897%）*5]=5.05meq/g干樹(shù)脂

對(duì)于732#樹(shù)脂：水分含量=（34.5348-33.4311）/2.0001=55.180%

總 交 換 容 量=（50*0.1445-5*0.0978*13.3）/2.0001（1-55.18%）=1.55meq/g干樹(shù)脂

3.3 目前采用較多的測(cè)量交換容量的方法是靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，投資較少，易于在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)應(yīng)用研究。目前，研究出用超聲波處理快速測(cè)定離子交換樹(shù)脂的交換容量，測(cè)得的交換容量與國(guó)標(biāo)法相比，其精密度、準(zhǔn)確度沒(méi)有顯著性差異，該法簡(jiǎn)便、快速、工作效率提高數(shù)十倍，結(jié)果令人滿意[4]。但只適合實(shí)驗(yàn)室研究，實(shí)驗(yàn)要求的精度較高，若操作不當(dāng)，對(duì)人的身體造成一定傷害，還可用用流動(dòng)注射分析法測(cè)定強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的交換容量。

4 結(jié)論

本文采用靜態(tài)法測(cè)量氫陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的總交換容量為1.55meq/g干樹(shù)脂，用動(dòng)態(tài)法測(cè)量陰離子交換樹(shù)脂330型的總交換容量為5.05meq/g干樹(shù)脂。