离子交换树脂总交换容量的测定方法

2019-08-26李宏亮

新疆有色金属 2019年4期

李宏亮

（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐 830000）

1 前言

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。实验采用动态法和静态法测离子的总交换容量，动态法就是将树脂装在交换柱中用一定流速的溶液流过，测定交换离子的数量。静态法则用浸泡的方法测定交换的离子数量。不论静态法还是动态法，实质都是利用酸碱滴定分析交换下来的离子总量，从而确定它的全交换容量[1]。离子交换树脂用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等[2]。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。

2 实验

2.1 静态法测定阳离子交换树脂的总交换容量

精确称取2g已预处理好，并抽干的氢型阳离子交换树脂732#，105℃下烘干至恒重；按下式计算含水量：

W%=（W1-W2）/W1×100%

其中：W1—烘前树脂量；W2—烘后树脂量。

另取上述树脂1g，放入三角瓶中，用吸管加入50mL0.1445mol/LNaOH标准溶液，放置24小时，要求树脂全部浸入溶液中，然后用吸管分别取出10mL放入两只三角瓶中。以甲基橙1-2滴做指示剂，用0.0978mol/LHCl标准溶液滴定，溶液由黄色变到红色为滴定终点，取两次滴定的平均值。

总交换容量（meq/g干树脂）=[（50N1-5N2V2）]/[G（1-W）]

其中：G—湿树脂重量；W—树脂含水量%；N1--NaOH标准溶液的mol浓度；N2--HCl标准溶液的mol浓度；V2—HCl标准溶液的用量（mL）。

2.2 动态法测定弱碱性阴离子交换树脂的总交换容量

精确称取2g左右已预处理好，并抽干的Cl型弱碱性阴离子交换树脂330#，测其含水量。同时另取2g左右，装入小玻璃柱中，装柱时应注意不应使树脂层中有气泡存在。然后通入0.5mol/LNa2SO4溶液进行交换，用500mL容量瓶收集流出液，流速约为250mL/h，流满刻度为止，吸取流出液10mL，用0.0255mol/LAgNO3标准溶液滴定，加入1mLK2Cr2O7指示剂，溶液从黄色变为红色为滴定终点。

总交换容量（meq/g干树脂）=10VN/[G（1-W）]

其中：G—湿树脂重量（g）；W—树脂含水量%；N—AgNO3标准溶液的mol浓度；V—AgNO3标准溶液的用量（mL）。

3 结果及讨论

3.1 实验原始数据及总交换容量测定

3.1.1 离子交换树脂水分含量的测定

表1 Cl型弱碱性阴离子交换树脂330#水分测定

表2 氢型阳离子交换树脂732#水分测定

3.1.2 离子交换树脂总交换容量的测定

表3 Cl型弱碱性阴离子交换树脂330#总交换容量的测定

表4 氢型阳离子交换树脂732#总交换容量的测定

3.2 数据的处理与计算过程

对于330#树脂：水分含量=（33.2748-32.0384）/1.9975=61.897%

总交换容量=（10*3.3*0.0255）/[1.9975*（1-61.897%）*5]=5.05meq/g干树脂

对于732#树脂：水分含量=（34.5348-33.4311）/2.0001=55.180%

总交换容量=（50*0.1445-5*0.0978*13.3）/2.0001（1-55.18%）=1.55meq/g干树脂

3.3 目前采用较多的测量交换容量的方法是静态法和动态法。实验操作简单，投资较少，易于在实验室和生产应用研究。目前，研究出用超声波处理快速测定离子交换树脂的交换容量，测得的交换容量与国标法相比，其精密度、准确度没有显著性差异，该法简便、快速、工作效率提高数十倍，结果令人满意[4]。但只适合实验室研究，实验要求的精度较高，若操作不当，对人的身体造成一定伤害，还可用用流动注射分析法测定强碱性阴离子交换树脂的交换容量。