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イオン交換樹脂の基本的な種類

Mar 26, 2024 伝言を残す

(1)強酸性カチオン樹脂

このタイプの樹脂はスルホン酸 SO3H などの強酸性基を多く含み、溶液中で H+ が解離しやすいため、強酸性を示します。 樹脂の解離後、SO3- などの本体に含まれる負に帯電した基が、結合溶液内の他のカチオンを吸着する可能性があります。 これら 2 つの反応により、樹脂内の H+ が溶液内のカチオンと交換されます。 強酸性樹脂は強い解離力を持ち、酸性・アルカリ性どちらの溶液でもイオン交換が可能です。

一定期間使用した後、樹脂は再生処理を受ける必要があります。この処理では、薬品を使用してイオン交換反応を逆転させ、樹脂の官能基を元の状態に戻して再利用します。 上記カチオン樹脂は強酸を用いて再生されます。 このとき、樹脂は吸着したカチオンを放出し、H + と結合して元の組成に戻ります。

 

(2)弱酸性カチオン樹脂

このタイプの樹脂にはカルボキシル COOH などの弱酸性基が含まれており、水中で H+ が解離して酸性になる可能性があります。 R-COO - (R は炭化水素基) など、樹脂の解離後に残った負に帯電した基は、溶液中の他のカチオンを吸着して結合し、カチオン交換を引き起こす可能性があります。 このタイプの樹脂は弱酸性で解離能があり、低pHでは解離・イオン交換が起こりにくくなります。 アルカリ性、中性、または弱酸性の溶液 (pH 5-14 など) でのみ機能します。 このタイプの樹脂は酸を使用しても再生されます(強酸性樹脂よりも再生が容易です)。

 

(3)強アルカリ性アニオン樹脂

このタイプの樹脂は、4級アミン-NR3OH(Rは炭化水素基)などの強アルカリ基を有しており、水中でOH-が解離して強アルカリ性を示します。 この樹脂の正に帯電した基は、溶液中のアニオンを吸着して結合し、アニオン交換を引き起こします。

この樹脂は強い解離性を持ち、さまざまな pH レベルで正常に機能します。 NaOH などの強塩基を使用して再生されます。

 

(4)弱アルカリ性アニオン樹脂

このタイプの樹脂には、水中で OH - を解離できる一級アミノ (一級アミノとも呼ばれます) - NH2、二級アミノ (二級アミノ) - NHR、または三級アミノ (三級アミノ) - NR2 などの弱アルカリ基が含まれており、弱アルカリ性を示します。 この樹脂の正に帯電した基は、溶液中のアニオンを吸着して結合し、アニオン交換を引き起こします。 ほとんどの場合、この樹脂は溶液中の他の酸分子全体を吸着します。 中性または酸性条件 (pH 1-9 など) でのみ機能します。 Na2CO3 と NH4OH を使用して再生できます。

 

(5) イオン性樹脂の変化

以上が基本的な樹脂の4種類です。 実際の使用では、これらの樹脂はさまざまなニーズを満たすために他のイオンの形に変換されて使用されることがよくあります。 たとえば、強酸性カチオン樹脂は、NaCl と反応させることによりナトリウム型樹脂に変換されて再利用されることがよくあります。 ナトリウム系樹脂は作業中にNa+を放出し、溶液中のCa2+やMg2+などの陽イオンを交換・吸着して除去します。 反応中に H+ が放出されないため、溶液の pH の低下と、その結果として生じる副作用 (スクロース変換や機器の腐食など) を回避できます。 この樹脂はナトリウムの形で操作した後、塩水で再生できます (強酸は必要ありません)。 例えば、アニオン樹脂を塩素系に変換して再利用することができ、運転中にCl - を放出し、他のアニオンを吸着・交換します。 その再生には塩水溶液のみが必要です。 塩素系樹脂を炭酸水素系(HCO3-)に変換して使用することも可能です。 強酸性樹脂や強アルカリ性樹脂は、ナトリウム型や塩素型に変化した後、強い酸性やアルカリ性を失いますが、強い解離性や広い使用pH範囲など、これらの樹脂の特徴的な性質を持っています。

 

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