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离子交换树脂
什?#35789;?#31163;子交换树脂

    离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)具有网状结构不溶性的高分子化合物通常是球形颗粒物离子交换树脂的全名称由分类名称骨架(或基因)名称基本名称组成

离子交换树脂的发展历史

    离子交换剂是一类能发生离子交换的物质分为无机离子交换剂和有机离子交换剂有机离子交换剂又称离子交换树脂无机离子交换剂(如沸石)早在一百多年前就已发现并应用人类就已经会利用沙砾净水而有机离子交换树脂是在1933年由英国?#25628;?#24403;斯(Hdams)和霍姆斯(Holms)首先用人工方法制造酚醛类型的阳阴离子交换树脂

    在第二次世界大战期间德国首先进行工业规模的生产?#33014;?#33521;美苏日等国的发展很快1945年美国人迪阿莱里坞(D'Alelio)发表了关于聚苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂及聚丙烯酸型弱酸性阳离子交换树脂的制备方法后来聚苯乙烯阴离子交换树脂氧化还原树脂以及螯合树脂等也相继出现在应用技术及其范围上也日益广大到了上世纪五十年代后期各种大孔型的树脂又相继发展起来在生产及科学研究中离子交换树脂起着越来越重要的作用

    解放前我国的离子交换树脂的科研和生产完全空白解放后从五十年代初期开始我国在?#26412;?#19978;海和天津的一些科?#26800;?#20301;和高等学校?#30452;?#24320;?#21058;?#31163;子交换树脂的研究1953年酚醛磺化树脂产生1958年凝?#30418;?#33519;乙烯树脂投入生产1959年南开大学何炳林用苯乙烯做致孔剂合成孔径大强度高和交换速度快的大孔型交联聚苯乙烯离子交换树脂60年代我国生产了大孔型苯乙烯系丙烯酸系离子交换树脂到70年代中后期又合成了多种吸附树脂碳化树脂并已先后投入生产

    经过50年的努力我国的离子交换树脂的生产和工业应用得到了?#20260;?#30340;发展生产的品种已超过六十种产品的种类和产量日益增多质量?#27426;?#25552;高并广泛应用于工农业生产国防建设医药卫生交通运输及科学研究等部门在我国的建设中起着越来越重要的作用

离子交换树脂的种类

    离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类它们可?#30452;?#19982;溶液?#26800;?#38451;离子和阴离子进行离子交换阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类(或再分出中强酸和中强碱性类)

    离子交换树脂有多种分类方法目前主流分类方法有四种

    一按树脂骨架分类

    该分类方法下树脂有四种

    1苯乙烯系树脂

    苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质善于吸附糖汁?#26800;?#22810;酚类色素(包括带负电的或不带电的)但在再生?#33519;?#38590;洗脱因此糖?#21512;?#29992;丙烯酸树脂进行粗脱色再用苯乙烯树脂进行精脱色?#27801;?#20998;发挥两者的长处

    2丙烯酸系树脂

    能交换吸附大多数离子型色素脱色容量大而且吸附物较?#32043;?#33073;便于再生在糖厂中可用作主要的脱色树脂

    3酚醛型树脂

    4?#36153;?#19993;烷型多烯多胺型树脂

    二按聚?#31995;?#21270;学反应分类

    1共聚型树脂

    以具有一个或两个以上双键的单体为原材料在含有分散剂的介?#25163;?#25605;拌加热进行悬浮聚合得到有立体网状结构的珠体然后进行化学反应引入活性基团便可以得到离子交换树脂

    单体主要有苯乙烯丙烯酸酯类丙烯腈等交联剂为二乙烯基苯

    2缩聚型树脂

    由两个或者两个以上带有功能基的单体通过功能基之间的相互作用而进行反应一般伴?#26800;?#20998;子物(水或卤化氢等)的析出

    三按骨架的物理结构分类

    主要?#24515;盒͡?#22823;孔型载体型三种

    1凝?#30418;?#31163;子交换树脂外观?#35813;?#20855;有均相高分子凝?#33322;?#26500;在水中会溶胀成凝胶状并呈现大分子链的间隙孔大分子链间隙约为2-4nm可供粒径在1nm以下的无机小分子自由地通过这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中分子链紧缩无机小分子无法通过将丧失离子交换功能

    2大孔型离子交换树脂外观不?#35813;?#34920;面粗糙为非均相凝?#33322;?#26500;?#35789;?#22312;干燥状态内部也存在不同尺寸的毛细孔因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用比表面积大因此其吸附功能十分显著孔径一般为几纳米到几百纳米

    3载体型离子交换树脂一种特殊用途树脂主要用作?#21512;?#33394;谱的固定相一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面上制成它可经受?#21512;?#33394;?#23383;?#27969;动介?#23454;?#39640;压又具有离子交换功能

    四按活性基团分类

    可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂

    1阳离子交换树脂又分为强酸型中酸型弱酸型

    强酸型离子交换树脂含有大量的强酸性基团如磺酸基(SO3H)和次甲基磺酸基团(CH2SO3H)其电离程度大在pH=1-14范围内均可离解出H+故?#26159;?#37240;性树脂离解后本体所含的负电基团如SO3能吸附结合溶液?#26800;?#20854;他阳离子这两个反应使树脂?#26800;H+与溶液?#26800;?#38451;离子互相交换树脂在使用?#27426;?#26102;间后要进行再生处理即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行使树脂的官能基团回复原来状态以供再次使用如上述的阳离子树脂是?#20204;?#37240;进行再生处理

    弱酸型离子交换树脂的活性基团为弱酸性基团羧基(COOH)氧乙酸基团(OCH2COOH)酚羟基(C6H5OH)以及-双酮基(COCH2COCH3)?#21462;?#20854;电离程度受溶液pH影响很大在酸性溶液中?#36127;环?#29983;交换其交换能力随pH?#32435;?#39640;而递增只能在碱性?#34892;?#25110;微酸性溶液中(如pH=514)起作用这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)

    2阴离子交换树脂分为强碱型弱碱型

    强碱型离子交换树脂含有强碱性基团如三?#35013;?#22522;RN+(CH3)3OH-和二甲基--羟基?#19968;?#33018;基RN+(CH3)2(C2H4OH)3OH-能在水中离解出OH-而?#26159;?#30897;性这种树脂的正电基团能与溶液?#26800;?#38452;离子吸附结合从而产生离子交换作用这种树脂的离解性很强在pH=1-14范围内均可离解出OH-它?#20204;?#30897;(如NaOH)进行再生

    例 R-N(CH3)3OHNa+Cl -> R-N(CH3)3Cl-OH-

    弱碱型离子交换树脂的活性基团为弱碱性基团伯胺基(-NH2)仲胺(-NHR)和叔胺[-N(R2)]?#21462;?#22522;团的电离程度?#20808;?#21644;弱酸阳离子树脂一样其交换能力受溶液的影响?#27927;pH越低交换能力越大需要在pH7的溶液中使用

    在?#23548;?#20351;用上常将这些树脂转变为其他离子型式运行以适应各?#20013;?#35201;例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用转变为钠型树脂再使用 工作时钠型树脂放出Na+与溶液?#26800;Ca2+Mg2+等阳离子交换吸附除去这些离子反应?#27893;?#26377;放出H+可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)这种树脂以钠型运行使用后可用盐水再生(不?#20204;?#37240;)又如阴离子树脂可转变为氯型再使用工作时放出Cl而吸附交换其他阴离子它的再生只需用食盐水溶液 强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后就不再具有强 酸性及强碱性但它们仍然有这些树脂的其他典型性能如离解性强和工作的pH范围宽广?#21462;?/span>

离子交换树脂的命名方法

    离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成第一位数字代表产品的分类第二位数字代表骨架的差异第三位数字为顺序号用以区别基因交联剂等的差异第一第二位数字的意义见下表

 代号 0 1 2 3 4 5 6
 分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螫合性 两性 氧化还原性
 骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系 醋酸系 ?#36153;?#31995; 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系

    大孔树脂在型号前加D?#20445;?#20957;?#30418;?#26641;脂的交联度值可在型号后用号连接阿拉伯数?#30452;?#31034;如D0117表示大孔强酸?#21592;?#28911;酸系阳离子交换树脂其交联度为7

    国外一些产品用字母C代表阳离子树脂C为cation的第一个字母A代表阴离子树脂A为Anion的第一个字母如Amberlite的IRC和IRA?#30452;?#20026;阳树脂和阴树脂亦?#30452;?#20195;表阳树脂和阴树脂

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