什么是离子交换？(an ion exchange?)
离子交换是一个化学过程，其中离子在两个电解质溶液之间或电解质溶液与称为离子交换聚合物的固体基质结构之间进行交换。当电解质溶液与聚合物或树脂发生反应时，溶液中的离子被捕获并附着在固体基质上，反过来释放出相同电荷的不同离子。阳离子交换发生在带正电的粒子被交换时，而阴离子交换发生在带负电的粒子被交换时。
离子交换可能在自然环境中通过被称为沸石的铝硅酸盐矿物发生，这些矿物存在于粘土中。土壤中发生的阳离子交换水平可以作为土壤保留养分能力的指标。它也是决定地下水纯度的一个重要因素。
在工业环境中，离子交换是通过使用合成有机聚合物进行的。离子交换聚合物可以被制造出来，以专门过滤掉溶液中的某些离子。有四种主要类型的离子交换聚合物具有不同的离子亲和力和化学性质：强碱阴离子树脂、弱碱阴离子树脂、强酸阳离子树脂和弱酸阳离子树脂。
除了这四类，还存在其他类型的离子交换树脂。螯合树脂在过滤有毒重金属阳离子方面非常重要，如铅和汞。这些树脂被用于废水和地下水处理。
强酸树脂可用于从水中去除钙和镁阳离子，这一过程被称为水软化。溶液中的钙和镁离子与树脂中的钠或氢离子进行交换。洗衣粉等家用产品采用沸石进行水软化，以防止钙和镁离子干扰肥皂的清洁作用。
水的去离子化是离子交换的另一个常见应用。在去离子过程中，钠和钙等矿物盐被从水中去除，取而代之的是氢阳离子或氢氧阴离子，这取决于使用的树脂类型。这个过程产生的水的净化形式可与蒸馏水相媲美，这在需要高纯度水的实验室和工业过程中很有用。
工业上的离子交换反应通常是使用柱子进行的。这些容器包含一个树脂床，当溶液通过它时，树脂床容纳离子交换树脂。流量可由连接到柱子的阀门和仪器控制。当溶液通过树脂时，就会发生离子交换，直到树脂中的所有结合点都被填满，产生一个纯化的溶液。
- 发表于 2022-02-10 13:24
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- 分类：科学
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