离子交换树脂汇总

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1、文名称：离子交换树脂英文名称：ion exchange resin定义1：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。所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科） 定义2：一种高分子量、不溶性、带可解离基团的多聚物。是最常见的离子交换剂, 常用做离子交换层析介质。所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科） 定义3：一种高分子量、不溶性、带可解离基团的多聚物。常用作离子交换层析介 质。所属学科：细胞生物学（一级学科）；细胞生物学技术（二级学科）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

2、构、不 溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身 的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可 分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。阳离子交换树脂大都含有磺酸基（一SOH）、羧基（一COOH）或苯酚基（一CHOH）36 4等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如 苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可 简单表示为RSOH，式中R代表树脂母体，其交换原理为2RSOH+Ca2+33（RSO ） Ca+2H+32这也是硬水软化的原理。阴离子交换树

3、脂含有季胺基-N （CH ） 0H、胺基（NH ）或亚胺基（NH ）3322等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换 原理为RN （CH ） OH+Cl- RN （CH ） Cl + OH-3333由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无 机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处 理，进行再生。离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取 去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素 等。离

4、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。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂， 在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性 的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性 苯乙烯系阳离子交换树脂。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，它们可分别与溶液中的阳离子和阴 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）。离子交换树脂的命名方式：

5、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，见表 8-1。湿离子交换树脂表8-1树脂型号中的一、二位数字的意义代号 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环氧系乙烯吡啶系脲醛系 氯乙烯系大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“X”号连接阿拉伯数字表示。如D011X7，表示大孔强酸性丙烯酸系阳离 子交换树脂，其交联度为7。离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数

6、十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、安徽皖东化工有限 人司，浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国 Rohm & Hass 公司生产的 Amberlite 系列、 Success 公司生产 Ionresin 系列、 Dow 化学公司的 Dowex 系列、法 国 Duolite 系列和 Asmit 系列、日本的 Diaion 系列，还有 Ionac 系列、 Allassion 系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。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 （

7、A 为 Anion 的第一个字母 ），如 Amberlite 的 IRC 和 IRA 分别为阳树 脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定 （HG2-884-76）, 离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类： 0 代表强酸性， 1 代表弱酸性， 2 代表强碱性， 3 代表弱碱性， 4 代表螯合 性， 5 代表两性， 6 代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构： 0 代 表苯乙烯系， 1 代表丙烯酸系， 2 代表酚醛系， 3 代表环氧系等。第三位数 字为顺序号，用以区别基体、交联基等的差异。 此外大孔型树脂在数字前 加字母D。因此，D001是大孔强酸性苯

8、乙烯系树脂强酸性阳离子树脂这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基一S03H，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，如 S03 ,能 吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个离子交换树脂反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很 强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。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，以供再次使用。 如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。弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团，如羧基

9、一COOH，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 他阳离子吸附结合，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PH514）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）。强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团，如季胺基（亦称四级胺基）NR30H（R为碳氢 基团），能在水中离解出OH 而呈强碱性。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。这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（如NaOH） 进

10、行再生。弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺基（二 级胺基）-NHR、或叔胺基（三级胺基）-NR2，它们在水中能离解出OH 而呈弱 碱性。这种树脂的正电基团能与溶液IIT . r,|T riKKLLJi离子交换树脂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pH19）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。离子树脂的转型以上是树脂的四种基本类型。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，转变为钠型树脂再

11、使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出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（不用强酸）。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。氯型树脂也可转变为碳酸氢型（HCO3 ）运行。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范围宽广等。基体组成离子交换树脂（ionresin）的基体（matrix），制造原料主要有苯

12、乙烯和 丙烯酸（酯）两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有 长分子主链及交联横链的网络骨离子交换树脂架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换 吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生， 在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善 于吸附糖汁中的多酚类色素（包括带负电的或不带电的）；但在再生时较难 洗脱。因此，糖液先用 丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱 色，可充分发挥两者的长处。树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的 性

13、质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而耐用， 密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙 较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强 度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4% ；用于脱色的树脂的交联度一般不高于8% ；单纯用于吸附无机离子的树脂，其 交联度可较高。除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其 他有机单体聚合制成。如酚醛系（FP）、环氧系（EPA）、乙烯吡啶系（VP）、脲 醛系（UA）等。物理结构离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔

14、。它在吸 水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔 （micro-pore）。湿润树脂的平均孔径为 24nm（2X10 64X10 6mm）。离子交换树脂这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为 0.30.6nm。 这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直 径为520nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架， 内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网 孔（macro-pore），润湿树脂的孔径达100500nm，其大小和数量都可以在 制造时控制。孔道的表面积可以

15、增大到超过1000m2/g。江苏色可赛思树脂有限公司整理这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散 的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力（van deWaals force）产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物 质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离 多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散 速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作 用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点：耐溶胀，不 易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较 易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。交换容量离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容 量”，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数， meq/g（干）或meq/mL（湿）；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数 （对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数）。它又有“总交换容量”、 “工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。1、总交换容量，表示每单位数量（重量或体积）树脂能进行离子交换 反应的化学基团