离子交换树脂的应用

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1、离子交换树脂的应用崔春雨（芜湖职业技术学院材料工程学院芜湖241000）摘 要：综述了离子交换树脂在日常生活及工业生产中的应用，从各个方面叙述了离子交换树脂的重要作用，从总体上评述了离子交换树脂的发展现状。还探讨了离子交换树脂合成工艺、应用技术等的发展方向，并对离子交换树脂的应用市场前景作出预测和展望【1】。关键词：离子交换树脂；应用；展望前言离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。在它的分子结构中，一部分为树脂的基体骨架，另一部分为由固定离子和可交换离子组成的活性基团。离子交换树脂具有交换选择、吸附和催化等功能，在工业高纯

2、水制备、医药卫生、食品行业等领域都得到了广泛的应用。近年来，离子交换树脂无论是从种类、结构还是性能上都出现了很大的变化，其生产和应用也都得到了很大的发展。我国自20世纪50年代以来开始生产和应用离子交换树脂。经过半个多世纪的发展国内常规离子交换树脂的制造和应用技术已经较为成熟，水平与国外相当。离子交换树脂主要用于电力、食品、医药、电子和冶金等行业，随着锅炉给水、饮用水和电子用水等对离子交换出水的纯度要求日益提高，促使常规的离子交换树脂生产和应用技术不断完善，同时催生了许多新型的生产工艺不断涌现，使得离子交换树脂产品升级和技术进步的步伐也日

3、益加快【2】。1．离子交换树脂概述7离子交换树脂是具有反应性基团的轻度交联的体型聚合物，利用其反应性基团实现离子交换反应的一种高分子试剂，是由交联结构的高分子骨架与以化学键结合在骨架上的固定离子基团和以离子键为固定基团以相反符号电荷结合的可交换离子构成的。离子交换树脂根据其基体的种类可分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂；根据树脂中化学活性基团的种类分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换，以及二者的转型树脂。1．1阳离子交换树脂阳离子交换树脂分子结构中含有酸性基团，如-SO3H、-PO3H2、-

4、COOH等，能与溶液中阳离子进行交换。根据交换基团酸性的强弱，又可进一步把阳离子交换树脂分成以下几类。1.1.1强酸性阳离子交换树脂 如含官能团-SO3H、-CH2SO3H等树脂，其容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团能吸附结合溶液中的其他阳离子，这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性阳离子交换树脂酸性相当于硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性、甚至酸性介质中都显示离子交换功能。这类树脂在使用一段时间后，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

5、供再次使用。上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。1.1.2弱酸性阳离子交换树脂  弱酸性阳离子交换树脂主要为含弱酸性基团-COOH、-CH2OH、-OH等的树脂。这类树脂能在水中离解出H+而呈酸性，树脂离解后余下的负电基团，如R-COO-(R为碳氢基团)，能与溶液中的其它阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH=5～14)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）。1

6、.1.3中等酸性阳离子交换树脂 中等酸性阳离子交换树脂其介于强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂之间，主要为含官能团-PO3H2、-PO3H3、-AsO3H2等树脂。7 1．2 阴离子交换树脂阴离子交换树脂一般含有碱性基团，如-N(CH3)3OH、-N(CH3)2C2H4OH、-NH2等，能与溶液中的阴离子进行交换。阴离子交换树脂根据交换基因碱性的强弱分成以下两类。1.2.1强碱性阴离子交换树脂 这类树脂含有强碱性基团,如-N(CH3)3OH、-N(CH3)2C2H4OH等，能在水中离解出OH-而呈强碱性。其碱性较强，相当于一般季胺

7、碱。这种树脂的正电基团与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作，即在酸性、中性、甚至碱性介质中都可显示离子交换功能。用强碱(如NaOH)可进行再生。1.2.2弱碱性阴离子交换树脂 这类树脂含有弱碱性基团，如-NH2、-NHR、-NR2等,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性，其碱性次序为-NR2>-NHR>-NH2。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH=1～9)下工作。弱

8、碱性阴离子交换树脂可用Na2CO3、NH4OH进行再生。 1.3 离子交换树脂的转型在实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子型式运行,以适应各种需要。例如，常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，