イオン交換樹脂について教えてください。

塩化ナトリウム溶液を、まず、酸性樹脂を詰めた層に通し、次に塩基性樹脂を詰めた層に通しました。それぞれの層で起こった反応をうまく説明するにはどうするのか教えてください。

よろしくお願いいたします。

No.3 ベストアンサー 回答者： hayasitti 回答日時： 2014/11/10 13:05

イオン交換樹脂（以下、IERと略）は、おもにビーズ状または膜状の素材だが、

その表面に官能基とよばれる、イオンを交換できる手のような部分がつけられている。
概念的に書くならば、酸性樹脂（陽イオン交換樹脂）は、

H－(IER)

塩基性樹脂（陰イオン交換樹脂）は、

HO－(IER)

となる。
（※実際にはH+,OH-以外のイオンがついていることもあり得る。が、今回はNaClの除去の話だと思うのでH+,OH-とする。）


さて、塩化ナトリウム水溶液には、ナトリウムイオン（陽イオン）と塩化物イオン（陰イオン）が溶けている。
これと酸性樹脂（陽イオン交換樹脂）が接触すると、水溶液中のナトリウムイオンと、樹脂中の水素イオンが入れ替わる（交換される）。
したがって、水溶液中からはナトリウムイオンが除去され、代わりに水素イオンが供給される。

Na+ + H－(IER) → H+ + Na－(IER)

次に、塩基性樹脂（陰イオン交換樹脂）と接触すると、水溶液中の塩化物イオンと、樹脂中の水酸化物イオンが交換される。
結果、水溶液中から塩化物イオンが除去され、代わりに水酸化物イオンが残る。

Cl- + HO－(IER) → OH- + Cl－(IER)　

水溶液中に残された、水素イオンと水酸化物イオンは、中和反応により、水となる。

H+ + OH- → H2O

これにより、水溶液中から塩化ナトリウムは除去され、純粋な水だけが残る。


以上、概略ですが、理解できたでしょうか。
実際には、もっと複雑で、交換反応は可逆的であり、通せば必ず全部除去できる、というわけではないです。
（ナトリウムイオンが水素イオンと交換したが、逆に、水素イオンがナトリウムイオンと交換する（つまり元に戻ってしまう）こともあり得る。）
また、IERが交換できるイオンの数は、IERの素材によって決まっているので、
交換できる量以上のイオンを含む水溶液が来てしまうと、当然交換しきれない、ということになります。

この回答へのお礼

ありがとうございました。たいへん助かりました。

お礼日時：2014/11/11 23:18

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2014/11/10 08:37

＃１のお答えが「狂っている」ので、要点だけ。

酸性樹脂でＮa^+がＨ^+に代ります。早い話塩酸が出来る。
こいつを塩基性樹脂に通すと、Ｃl^-がＨＯ^-に代る、
丁度良いと「純水」ができる。

昔は逆浸透法が熟していなかったので、みんなこれと、非沸騰蒸留、を使って「純水」
を作っていました。
ミリポアが最高の(初めはメチャクチャ高かったが)逆浸透技術を投入したので、
今はミリＱがあるでしょ。
御存知の通りミリポアがこんなもの作ったのは半導体産業の純水の「要求レベル」
が上がったためです。
それで大量生産した結果ミリＱがだれでも使えるようになった、
技術はこうやって階段を登るのですね。

この回答へのお礼

ありがとうございました。参考になりました。

お礼日時：2014/11/11 23:19

No.1 回答者： sarito110 回答日時： 2014/11/10 04:59

こんにちは。

塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム（NaOH）を作ります。


塩化ナトリウム水溶液の電気分解では

陽極側では、2Cl(-)→Cl2+2e(-)で塩素が得られます。

陰極側では、2H(+)+2e(-)→H2で水素が得られます。

それだけです。

この回答へのお礼

ありがとうございました。参考になりました。

お礼日時：2014/11/11 23:17