離子交換樹脂總交換容量的測定方法

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離子進行交換。按交換基團性質(zhì)的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。實驗采用動態(tài)法和靜態(tài)法測離子的總交換容量，動態(tài)法就是將樹脂裝在交換柱中用一定流速的溶液流過，測定交換離子的數(shù)量。靜態(tài)法則用浸泡的方法測定交換的離子數(shù)量。不論靜態(tài)法還是動態(tài)法，實質(zhì)都是利用酸堿滴定分析交換下來的離子總量，從而確定它的全交換容量[1]。離子交換樹脂用途很廣，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]。離子交換技術的開發(fā)和應用還在迅速發(fā)展之中。

2 實驗

2.1 靜態(tài)法測定陽離子交換樹脂的總交換容量

精確稱取2g已預處理好，并抽干的氫型陽離子交換樹脂732#，105℃下烘干至恒重；按下式計算含水量：

W%=（W1-W2）/W1×100%

其中：W1—烘前樹脂量；W2—烘后樹脂量。

另取上述樹脂1g，放入三角瓶中，用吸管加入50mL0.1445mol/LNaOH標準溶液，放置24小時，要求樹脂全部浸入溶液中，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標準溶液滴定，溶液由黃色變到紅色為滴定終點，取兩次滴定的平均值。

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

其中：G—濕樹脂重量；W—樹脂含水量%；N1--NaOH標準溶液的mol濃度；N2--HCl標準溶液的mol濃度；V2—HCl標準溶液的用量（mL）。

2.2 動態(tài)法測定弱堿性陰離子交換樹脂的總交換容量

精確稱取2g左右已預處理好，并抽干的Cl型弱堿性陰離子交換樹脂330#，測其含水量。同時另取2g左右，裝入小玻璃柱中，裝柱時應注意不應使樹脂層中有氣泡存在。然后通入0.5mol/LNa2SO4溶液進行交換，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標準溶液滴定，加入1mLK2Cr2O7指示劑，溶液從黃色變?yōu)榧t色為滴定終點。

總交換容量（meq/g干樹脂）=10VN/[G（1-W）]

其中：G—濕樹脂重量（g）；W—樹脂含水量%；N—AgNO3標準溶液的mol濃度；V—AgNO3標準溶液的用量（mL）。

3 結(jié)果及討論

3.1 實驗原始數(shù)據(jù)及總交換容量測定

3.1.1 離子交換樹脂水分含量的測定

表1 Cl型弱堿性陰離子交換樹脂330#水分測定

表2 氫型陽離子交換樹脂732#水分測定

3.1.2 離子交換樹脂總交換容量的測定

表3 Cl型弱堿性陰離子交換樹脂330#總交換容量的測定

表4 氫型陽離子交換樹脂732#總交換容量的測定

3.2 數(shù)據(jù)的處理與計算過程

對于330#樹脂：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干樹脂

對于732#樹脂：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干樹脂

3.3 目前采用較多的測量交換容量的方法是靜態(tài)法和動態(tài)法。實驗操作簡單，投資較少，易于在實驗室和生產(chǎn)應用研究。目前，研究出用超聲波處理快速測定離子交換樹脂的交換容量，測得的交換容量與國標法相比，其精密度、準確度沒有顯著性差異，該法簡便、快速、工作效率提高數(shù)十倍，結(jié)果令人滿意[4]。但只適合實驗室研究，實驗要求的精度較高，若操作不當，對人的身體造成一定傷害，還可用用流動注射分析法測定強堿性陰離子交換樹脂的交換容量。

4 結(jié)論

本文采用靜態(tài)法測量氫陽離子交換樹脂的總交換容量為1.55meq/g干樹脂，用動態(tài)法測量陰離子交換樹脂330型的總交換容量為5.05meq/g干樹脂。