离子交换膜又称“离子交换树脂膜”或“离子选择透过膜”。这是因为离子交换膜与用于水处理领域的粒状离子交换膜树脂,具有基本相同的结构,而且早期的离子交换膜就是使用离子交
换树脂,通过加入粘合剂混炼拉片,然后加网热压成为膜状物的,所以,有“离子交换树脂漠”之称。但是,离子交换膜和离子交换树脂之间,除形状之差而外,还有着根本不同的作用原理:离子交换树脂是通过离子的吸附、药品溶离和再生的离子交换机能进行脱盐,但离子交换膜不是通过离子交换的机能,而是以选择透过为其主要机理,将离子作为一种选择性通过的媒介物。此外,在应用方法上也不相同,例如,离子交换树脂的使用过程包含着处理、交换、再生等步骤,而离子交换膜在应用过程中,可以连续作用,不必再生。由此看来,与其称为离子交换膜,不如称为“离子选择透过膜”更为确切。不过,根据长期的习惯,人们还是沿称“离子交换膜”。
离子交换膜与离子交换树脂
离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。
而离子交换树脂就属于非均相膜
①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。
②非均相膜。用粒度为200～400目的离子交换树脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。
下面给一些离子交换树脂的具体资料:
离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂分为强碱性和弱碱性。
水通过阳离子交换树脂时变为酸性，再通过阴离子交换树脂变为中性后回到水族箱中，因此使用离子交换树脂时，要强酸性与强碱性、弱酸性与弱碱性配对使用，离子交换树脂依其听附对象的不同又分为H型，OH型CI型和NA型，水族箱适用NA型，（钠型）其目的是软化水质。
阳离子交换树脂的再生可用5%--10%盐酸、0.5%--5%硫酸、10%的食盐水或海水其中之一种，阴离子交换树脂的再生可用2%--10%氢氧化钠、2%--4%氨水或10%食盐水其中之一种，均浸泡24小时。离子交换树脂也是一种化学滤材
载体不同
后者属于前者，后者是前者所包含的物质之一。
如果还要细分的话还有正离子交换膜，负离子交换膜等。
水处理设备网讯：离子交换膜和球状离子交换树脂在化学结构上是相同的，所以有人称它为膜状的离子交换树脂。早期是利用粉碎的离子交换树脂加入粘合剂制成薄膜，故称为离子交换（树脂）膜。因为在膜中存在粘合剂，活性基团将会分布不均，故又称为异相（非均质）离子交换膜。随着制膜技术不断发展，近
年来已经能够制备不加粘合剂的膜，因其活性基团分布能够均一，故称为均相（或均质）离子交换膜。
如上图所示，分别为均相阳膜的网状结构和微孔结构示意图，表明这种膜是一种带有解离离子并有曲折的微孔通道的高聚物电解质薄膜。在应用中，离子交换膜与离子交换树脂的作用不同，离子交换膜是与外界电解质溶液中的离子进行胶体地吸附、解吸，使之穿过膜，故又称为离子选择透过性膜。而离子交换树脂只是选择性地吸附离子，尔后用化学药品进行解吸再生。
在生产实践中，从组装电渗析器开始到运行制水，都应对膜的物化性能和电化学性能提出严格要求。
1.物理性能：①膜应平正均一光滑，无针孔。这样可以避免电渗析器密封不良和防止原水中的浊物积聚在膜面上以及因出现针孔造成浓、淡水互窜等。
②膜应具有一定的机械强度和韧性，以防组装不慎时折裂，或因运行中水压力不平衡使膜变形或产生裂缝。可采用纤维网布增加强度和耐折性，更主要的是应注意选择制膜的基材等。
2.化学性能：①能耐受一定酸、碱。因为在维修电渗析器时，常用稀酸洗涤膜上的水垢，有时在浓水系统加酸运行。②极水室隔膜应选择特殊的制膜基材，阳极室膜应能抵抗新生态氯和氧的侵蚀。阴极膜应能耐受碱性的阴极水。③应有较高的交换容量。交换容量是一个关键的指标，交换容量高的膜，电化学性能优良，但由于活性基团具有亲水性能，当活性基团高时，水分和溶胀度即随之增大，这就会影响膜的强度。有时也会因膜体结构过于疏松，从而降低膜的选择透过性。
3.电化学性能：在从事电渗析脱盐过程中，始终和膜的导电性能和选择透过性能密切联系着，要求膜具有良好的导电性能和选择透过性能。然而两者又受着膜交换容量的制约。
2.1 引言
离子交换膜与离子交换树脂具有相同的基本化学结构，但在制备方法上，因为离子交换膜既包括树脂的合成过程又有膜的成膜过程，所以离子交换膜的制备方法较为复杂。除参照离子交换树脂制备外，一些非荷电膜的成膜方法对于离子交换膜也适用。通常离子交换膜的制备包括三个主要过程：①基膜制备；②引进交联结构；③引入功能基团。至于制膜的途径也主要是下述的三种之一：
①先成膜后导人活性基团；
②先导入活性基团再成膜；
③成膜与导入活性基团同时进行。
上述的三条路线会因具体的工艺不同而不同，特别是对于前两种方法涉及基膜的制备或者利用荷电材料来成膜，所采用的具体方法同一般的非荷电膜，可参见有关专著。以下根据不同的具体情况予以介绍。
2.2 非均相离子交换膜的制备方法
与均相离子交换膜不同，非均相离子交换膜是指膜主体相和固定基团不以化学键结合，这类膜一般电化学性能不好，但由于价格便宜，在初级水处理中应用较广。其制备方法一般遵循以下几条路线。
热压法：离子交换树脂粉与惰性聚合物黏结剂混合，然后在适当的压力和聚合物软化温度附近热压成型。
熔融挤出法：离子交换树脂粉与惰性聚合物黏结剂混合，通过加入塑化剂或者加热使其成为半流动状态，然后挤出成膜。
流涎法：树脂粉与聚合物溶液混合然后利用常规的流涎方法通过蒸发溶剂成膜。
流涎聚合法：离子交换树脂分散在部分聚合的聚合物溶液中流涎成膜然后再进行后聚合。目前，市场上的异相膜主要采用热压成型法，详细步骤同塑料加工基本一样。先将粉状
（<50μm）的离子交换树脂和惰性黏合剂按一定比例混合，在双筒（或三筒）滚压机上混炼，再拉出一定厚度的膜片（约0.5mm）然后在膜的上下两面各加一层网布，在聚合物的软化温度附近热压成膜。阳膜采用阳离子交换树脂；阴膜采用阴离子交换树脂。惰性黏结剂是采用热塑性的线性高分子聚合物，一般是聚烯烃或其衍生物，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、氯乙烯一丙烯腈等。天然或合成橡胶也可作黏合剂。
离子交换树脂” 离子交换树脂在高分子合成材料中,虽属小品种,但其应用面勿‘,.并且在各种现代工业_L己成为不可缺少的一种产.错,其最大的用途是在夭然水的纯化方面,这对现代工业的发展起着关键性的作用。如发电厂中的高压和超高压锅炉、原子能反应堆、化学工业和电子工业等都需要大量高纯水,采用离子交换法则具有设备简单,成本低廉,占地面积小,操作简便等优点。其次是冶金工业上可应用于稀有元素的提取和纯化,以及希土元素的分离。在医药工业上可应用于若干抗菌素的提纯,某些生物药品如酶、多肤、氨基酸的分离。近年来又推广应用于食品工业上糖的精制和食品中有毒重金属的去除,对工业的废水废气的处理等,同时在有机合成上用作催化剂和在分析化学上相似离子的色层分析等。由此可见,离子交换树脂将逐渐成为现代工业和科学研究方面不可缺少的一项工具。1.国外概况离子交换树脂是三十年代问世的一项新型合成材料,最初是以酚醛和服醛两种树脂为骨架的阴阳离子交换树脂,品种不全、质量较差。第二次世界大战期间,在德国和美国有较多的发展,特别是美国应用离子交换树脂色层分离技术,将希土元素分离到高纯度,从而加速了原子能工业的发展。
2007-08-28 16:41
离子交换树脂的种类及性能
离子交换树脂的基本类型
(１) 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－SO3H，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SO3－，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。
(２) 弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－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pH5～14)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)。
（3）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)－NR3OH(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)进行再生。
(４) 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pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
(５) 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。
2、离子交换树脂基体的组成
离子交换树脂的基体(matrix)，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(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。
3、离子交换树脂的物理结构
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。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2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。
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0.3～0.6nm。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5～20nm，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100～500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。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 de Waal's 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。
4、离子交换树脂的离子交换容量
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的总量。
２、工作交换容量，表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。
３、再生交换容量，表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。
通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交换容量为再生交换容量的30～90%(对再生树脂而言)，后一比率亦称为树脂的利用率。
在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。
离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。
5、离子交换树脂的吸附选择性
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下：
(１) 对阳离子的吸附
高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
(２) 对阴离子的吸附
强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：
SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－
(３) 对有色物的吸附
糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)
和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。
通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。
6、离子交换树脂的物理性质
离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。
(１) 树脂颗粒尺寸
离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒，它的尺寸也很重要。树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力；特别是浓糖液粘度高，这种影响更显著。因此，树脂颗粒的大小应选择适当。如果树脂粒径在0.2mm(约为70目)以下，会明显增大流体通过的阻力，降低流量和生产能力。
树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法，将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在20、30、40、50……目筛网上的留存量，以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。多数通用的树脂产品的有效粒径在0.4～0.6mm 之间。
树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子，相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。如一种树脂
(IR-120)的有效粒径为0.4～0.6mm，它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为：18.3%、41.1%、及31.3%，则计算得均匀系数为2.0。
(２) 树脂的密度
树脂在干燥时的密度称为真密度。湿树脂每单位体积(连颗粒间空隙)的重量称为视密度。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。通常，交联度高的树脂的密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性者，而大孔型树脂的密度则较低。例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1.26g/mL，视密度为0.85g/mL；而丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL，视密度为0.75g/mL。
(３) 树脂的溶解性
离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质，及树脂分解生成的物质，会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大。
(４) 膨胀度
离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由Cl－转为OH－，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。
(５) 耐用性
树脂颗粒使用时有转移、磨擦、膨胀和收缩等变化，长期使用后会有少量损耗和破碎，故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。通常，交联度低的树脂较易碎裂，但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂，具有较高的交联度者，结构稳定，能耐反复再生。
7、离子交换树脂的品种
离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂厂、南开大学化工厂、晨光化工研究院树脂厂、南京树脂厂等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite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(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是大孔强酸性苯乙烯系树脂。
各种树脂的性能和参数可参阅离子交换树脂手册和产品的说明。
离子交换树脂的种类和性能 离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。 离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。 在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。 离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。 离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。 离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。 离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl
【新树脂的预处理】 新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。所以，新树脂在投运前要进行预处理。 1、阳离子树脂的预处理：首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐水中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色；其次再用2-4%NaOH溶液，其量与上相同，在其中浸泡2-4小时（或小流量清洗），放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接近中性为止；最后用5%HCL溶液，其量亦与上同，浸泡4-8小时，放尽酸液，用清水漂流至中性待用。 2、阴离子树脂的预处理：首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐水中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色；而后用5%HCL浸泡4-8小时，然后放尽酸液，用水清洗至中性；而后用2%-4% NaOH溶液浸泡4-8小时后，放尽碱液，用清水洗至中性待用。 分类产品名 称 功能基团 体积交换 容量 mmol/ml≥ 出场形 式 国外树脂对应 牌号主要用途 强酸性苯乙烯系阳离子树脂001*4 -SO3H 4.50 Na+ Amberlite IR-118 高纯水制备及抗菌素提炼等002-sc Amberlite IR-122 抗菌素提取与D113SC配套双层床 大孔弱酸性丙烯酸系阳离子树脂D111 -COOH 9.5 H+ Amberlite IRC-84 循环水处理、废水处理、脱色110 11.5 Amberlite IRC-84 用于提取链霉素及分离碱性抗菌素、 硬水软化、纯水制备 122 4.00 用于提纯维生素B12、钼酸铵精制、 链霉素、土霉素、四环素等抗菌素的 脱色味精脱色 强碱性苯乙烯系阴离子树脂201*4 -N+/(CH3)3 3.80 CL- Amberlite IRA-401 纯水、高纯水置备、糖液脱色、生化 制品的制备等 202 -N+/(CH3)2 \C2H4OH 3.10 Amberlite IRA-900 纯水制备、配套双层床 大孔强碱性苯乙烯系阴离子树脂D296 3.60 CL- 用于有机物脱色和纯水制备 D202 -N+/(CH3)2 \C2H4OH 3.50 Amberlite IRA-910 纯水制备、放射性元素提取、稀有元 素分离 大孔弱碱性苯乙烯系阴离子树脂330 -N+/(CH3) 2.H2O 9.00 Wofatit L-165 用在链霉素提炼中起中和作用、也可 用于中和有机酸及用于制备纯水 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（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）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R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H＋Ca2+—（R—SO3）2Ca＋2H+（这也是硬水软化的原理）
精心整理如何筛分混合的阴阳离子交换树脂？ 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic acid) 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图) 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water) (Fouling)。方。 原理 软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般 需要5-15分钟左右。 吸盐(再生) (只要进水有一定的压力即可) 慢冲洗(置换) 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
离子交换树脂的制备方法 离子交换树脂的发展是以缩聚产品开始的，然后出现了加聚产品，在合成离子交换树脂的初期，主要是以缩聚型为主，但是合成的树脂难以成球状并且化学稳定性较差，机械强度不好，在使用过程中常有可溶性物质渗出。现在使用的离子交换树脂几乎都是加聚产品。 一、苯乙烯系离子交换树脂的合成 苯乙烯系离子交换树脂是苯乙烯和二乙烯苯（DVB）在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。苯乙烯系离子交换树脂的用量占离子交换树脂总用量的95%以上，这是因为苯乙烯单体相对便宜并可大量得到，并且不易因氧化、水解或高温而降解。聚苯乙烯树脂以聚苯乙烯为骨架，与小分子的功能基以化学键的形式结合，因此既保留了原有低分子的各种优良性能，又由于高分子效应可增添新的功能，这使得离子交换树脂的性能大幅度提高，品种成倍地增加，应用范围迅速扩大，大大促进了化工企业、制药工业、环保等行业的发展，对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响【1】。 将苯乙烯，二乙烯苯进行悬浮共聚，加入分散稳定剂，在搅拌的条件下可以得到粒度合适，大小均匀的球状共聚体（PS）。稳定剂的性质、搅拌条件、温度等因素对悬浮聚合的影响很大。用难溶性无机物微粉末作悬浮稳定剂时，得到的聚合球粒大小比较均匀，并且在微粉末稳定剂用量相同时，粉末越细，得到的球粒越小。在苯乙烯，二乙烯苯悬浮共聚时加入沉淀剂、良溶剂或线型高聚物等做致孔剂，聚合结束后将致孔剂提取出来，得到多孔性的共聚物【2】（Pst型，称为大孔树脂）。把这种共聚物进一步制成离子交换树脂，发现其离子交换速度加快，机械强度增大，稳定性增强。由于这类树脂其具有与活性炭类似的吸附能力【3】，可以回收吸附质，所以被广泛用于有机物的分离纯化【4】、工业有机废水的处理【5-6】、生化产品【7】等。值得注意的是，在合成大孔共聚物时，为保证孔结构的稳定，交联剂用量比合成凝胶型时要多。王亚宁等【8】以液体石蜡、甲苯和环己酮作致孔剂，采用悬浮聚合合成大孔吸附树脂，研究了单体和致孔剂组成对孔结构的影响。V everka等【9】将大孔型低交联苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）共聚物（DVB含量在2 % ~ 8 %之间）在二氯乙烷、硝基苯或其混合溶剂中充分溶胀后，在一定温度及催化剂存在下与交联剂发生后交联反应，制得高比表面积（约1000m2/g）及包含微孔、中孔结构的超高交联聚苯乙烯树脂。 二、丙烯酸系离子交换树脂的合成 1. 丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成 丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯与二乙烯苯进行自由基悬浮共聚合，然后在强酸或强碱条件下使酯基水解，可得到丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂。由丙烯酸甲酯制得的弱酸性阳离子交换树脂有较高的交换容量，因此应由也较广。 2. 丙烯酸系碱性阴离子交换树脂的合成 聚丙烯酸甲酯与多胺反应，形成含有氨基的弱碱性阴离子交换树脂。多乙烯多胺中的任何一个氨基都有可能与酯基反应。一个多乙烯多胺分子中也可能有多于一个的氨基参与反应，结果产生附加交联。由于附加交联的形成，由丙烯酸甲酯与二乙烯苯形成的共聚物与多乙烯多胺反应，仍可形成机械强度高的弱碱性阴离子交换树脂。 三、缩聚型离子交换树脂的合成 1．缩聚型强酸性阳离子交换树脂的合成 可通过两种方法由苯酚、甲醛和硫酸合成缩聚型强酸性阳离子交换树脂。第一种方法为甲醛与苯酚缩聚，然后用硫酸磺化酚醛缩聚物；第二种方法为先合成苯酚磺酸，接着与甲醛缩聚。 第二种方法更可取。具体合成方法是：将硫酸加到苯酚中，在100℃搅拌4h，生成苯
717阴离子交换树脂的正确使用方法及其他注意事项 一、三大工作步骤 1、吸附俗称吃水。含钒母液通过离子交换树脂进行交换，钒酸根离子被树脂吸附，水从底部排出，一般而言，进柱母液水含钒克/升浓度不宜过高,氯化钠含量绝对不能超标,进柱前母液水应测定克/升浓度。定时检查排放尾水，以防尾水跑钒。当树脂达到一定量后（一吨树脂吸附容量约为60~80公斤），停止吸附。 2、反冲也叫反洗。是指在停止吸附后，用清水从交换柱（俗名树脂桶）底部进入进行冲洗。解脱前后均须反冲，解脱前把交换柱的泥浆、悬浮物冲洗干净，保证解脱产品的无杂纯度；解脱后把交换柱中的盐冲洗至和清水一致。 3、解脱俗称洗脱、脱钒。把树脂彻底清洗干净后，应及时把饱和树脂中的钒洗脱出来，使其再生。才能进行下轮的正常吸附，同时也能起到活化树脂和提高树脂工作效益的效果。 二、正确使用方法 1、吸附 1-1、含钒母液进入交换柱最好经过滤，除去杂质和机械物。母液水克/升浓度不宜过高,氯化钠含量绝对不能超标，否则会引起树脂的吸附不正常。 1-2、母液水不能集成一束进入交换柱中，这样会使树脂往两旁分散，缩短吸附行程，影响交换效果。 1-3、溶液禁止由交换柱口溢出。吸附过程中，应控制好交换柱上方的进水阀门和交换柱底部的出水阀门。 1-4、在吸附过程中不能进行吊空吸附（即液水低于树脂面，现出树脂,）这样会进入空气，也会影响交换效果。 1-5、在吸附一段时间或吸附达到一定量后，排放尾水克/升浓度会逐渐由低转告,属正常现象。一般而言，解脱后吸附6-8小时不会出现此现象（特殊情况除外），要定时检查尾水，掌握母液水中钒的吸附和排放的金属平衡。 2、反冲 2-1解脱前反冲主要是洗尽交换柱中的泥浆和悬浮物，保证产品的纯度。应用清澈透明的自来水或地下水。 2-2、反冲水量应控制在一定量的流速，不可时大时小；也忌水开的大时无人看管（反冲
各种类型离子交换树脂常用再生剂及其用量 离子交换树脂性能降解原因 树脂在长期使用中，性能会逐渐下降，表现为出水（即产品）质量降低。影响树脂性能降解的因素很复杂，如树脂体积减少，交换能力下降，球粒裂纹增多，破碎流失等，造成上述现象的原因不外是：（1）胀缩内应力不均。在使用中树脂内部由于溶胀及收缩变化的不均匀，局部结构中应力不平衡，造成断链裂解。 （2）氧化破坏。体系中的氧化剂，包括酸、碱、溶剂等对树脂骨架及功能基的破坏。 （3）杂质污染。水中杂质堵塞了树脂的内部孔道，阻挡交换吸附。
离子交换树脂如何进行预处理 （1）阳离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗（最好为反洗）洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4~5%的HCl和NaOH在交换柱中依次交替浸泡2~4小时，在酸碱之间用大量清水淋洗（最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗）至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的HCl溶液进行，用量加倍效果更好。放尽酸液，用清水淋洗至中性即可待用。 （2）阴离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗（最好为反洗），洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4 ~5%的NaOH和HCl在交换柱中依次交替浸泡2 ~4小时，在碱酸之间用大量清水淋洗（最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗）至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的NaOH溶液进行，用量加倍效果更好。放尽碱液，用清水淋洗至中性即可待用。 （3）应用于医药、食品行业的树脂，预处理最好先用乙醇浸泡，而后再用酸碱进行交替处理，大量清水淋洗至中性待用。 （4）预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱，决定于使用时所要求的离子型式。 （5）为了保证所要求的离子型式的彻底转换，所用的酸、碱应是过量的。
离子交换树脂的交换原理是什么 离子交换树脂的结构 离子交换树脂的内部结构，如下图所示。由三部分组成，分别是： (1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成； (2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团； (3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。在交联结构的高分子基体(骨架)上，以化学键结合着许多交换基团，这些交换基团也是由两部分组成：固定部分和活动部分。交换基团中的固定部分被束缚在高分子的基体上，不能自由移动，所以称为固定离子；交换基团的活动部分则是与固定离子以离子键结合的符号相反的离子，称为反离子或可交换离子。反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子，在一定条件下，它能与符号相同的其他反离子发生交换反应。 离子交换的基本原理 离子交换的选择性定义为离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要把它 置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有
关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子，则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于强酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。 （文档由洛阳宏昌工贸整理提供）
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 离子交换树脂催化剂的优缺点 离子交换树脂用催化剂的主要优点是它已商品化，购得方便。尽管它们比低分子量的酸、碱昂贵，但它们能根据不同的应用场合制得不同形状、不同结构和不同负载容量的树脂催化剂。常规的商品凝胶型树脂的功能基容量每克一般为3.5~5mg 当量。大孔树脂的负载容量虽然较低一些，但其活性基团一般处于大孔的表面上，容易为反应物所接近。在需要降低负载容量时可用酸碱滴定法使一些酸基团部分中和，或者通过部分离子交换法引入一些具有助催化作用的金属离子或基团，从而提高催化剂的活性或选择性。离子交换树脂的颗粒性和多孔结构使其适用于气相和液相反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，也避免了废酸、碱液体对环境的污染。此外，也避免了使用硫酸时，由于其强的氧化性、脱水性和磺化性引起的不必要的副反应。大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构，其体积受溶剂作用的影响很小。因此，适用于填充柱操作，实现生产连续化。在较低的压力下可以达到较高的流速，并可使用极性差别很大的反应溶剂。凝胶型离子交换树脂在干态或在非极性介质中内部处于收缩的微孔状态，在极性溶剂中则会处于高度溶胀的状态。如果溶剂极性的变化较大，低交联的树脂在经历这种变化后会发生较大的机械破损。 与常规酸、碱催化剂比较，离子交换树脂易于保存和运输。强酸树脂宜以 H+型和Na+型贮存。但强碱树脂中的OH-型会吸收空气中的CO2 而失活，因此一般以Cl-型贮存。使用前Na+型的强酸树脂和Cl-型的强碱树脂一般可分别用酸和碱处理组成相应的H+型和OH-型使其活化。
阴离子交换树脂 离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的 一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。 离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.1~1mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分： １. 强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之－N+(CH3)3，在氢氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。 如磺酸基－SO3H，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SO3－，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。 ２. 弱碱型阴离子交换树脂：这类树脂含弱酸性基团，如羧基－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pH5～14)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）如氨基，仅能去除强酸中的阴离子如SO42-，Cl－或NO3－，对于HCO3－，CO32－或SiO42－则无法去除。 3 .对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为： SO42－> NO3－>Cl－> HCO3－> OH－ 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
一. 离子交换树脂的结构 离子交换树脂的内部结构，如下图所示。由三部分组成，分别是： (1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成： (2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的 离子型官能团或带有极性的非离子型官能团； (3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝胶 孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。 在交联结构的高分子基体(骨架)上，以化学键结合着许多交换基团，这些交换基团也是由两部分组成：固定部分和活动部分。交换基团中的固定部分被束缚在高分子的基体上，不能自由移动，所以称为固定离子；交换基团的活动部分则是与固定离子以离子键结合的符号相反的离子，称为反离子或可交换离子。反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子，在一定条件下，它能与符号相同的其他反离子发生交换反应。 三离子交换的基本原理 离子交换的选择性定义为离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要把它
置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子，则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于强酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。 以001×7强酸阳离子交换树脂为例说明： 001×7强酸阳离子交换树脂是一种凝胶型离子交换树脂，其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道，孔道里面充满了水分子，在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当原水当中的Ca2+，Mg2+等阳离子-扩散到树脂的孔道中时，由于该树脂对Ca2+，Mg2+等阳离子选择性强于对H+的选择性，，所以H+就与进入树脂孔道中的Ca2+，Mg2+等阳离子发生快速的交换反应，Ca2+，Mg2+等阳离子被固定到树脂交换基团上面，被交换下来的H+向树脂的孔道中-扩散，最终扩散到水中。 (1)边界水膜内的扩散水中的Ca2+，Mg2+等阳离子向树脂颗粒表面迁移，并扩散 通过树脂表面的边界水膜层，到达树脂表面； (2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散) Ca2+，Mg2+等阳离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，到达交换点； (3)离子交换 Ca2+，Mg2+等阳离子与树脂基团上的可交换的H+进行交换反应； (4)交联网孔内的扩散被交换下来的H+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散。 (5)边界水膜内的扩散最终扩散到水中。 四离子交换树脂的再生 鉴于离子交换树脂反应的可逆性，反应后的树脂通过处理，重新转化为原来的离
离子交换树脂综合知识 【电厂化学】2007-07-31 09:07:41 阅读1184 评论0 字号：大中小订阅 1 树脂的储存和运输 1、离子交换树脂在长期储存中，或需在停用设备内长期存放，强型树脂（强酸性和强碱性树脂）应转为盐型，弱型树脂（弱酸性和弱碱性树脂）可转为相应的氢型或游离胺型，也可转变为盐型，以保持树脂性能的稳定。然后浸泡在洁净的水中。停用设备若须将水排去，则应密封，以防树脂中水份散失。 2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份，在储存和运输中应保持湿润，防止脱水。树脂应储存在室内或加遮盖，环境温度以5°C-40°C为宜。袋装树脂应避免直接日晒，远离锅炉、取暖器等加热装置，避免脱水。 若发现树脂已有脱水现象，切勿将树脂直接放于水中，以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。应根据其脱水程度，用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中，浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。 3、当环境温度在0°C或以下时，为防止树脂因内部水份结冰而崩裂，应做好保温措施，或根据气温条件，将树脂存于相应浓度的食盐水中，防止冰冻。若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。 食盐溶液浓度与冰点的关系如下表： 4、长期停用而放置在交换器内的树脂，为防止微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不可逆污染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积聚的悬浮物质，并注意定期冲洗和换水。或彻底反洗后采用以下措施： 阴树脂：用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层，每次静止浸泡数小时，然后将其排去。如有必要，在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢（H2O2）溶液淋洗树脂层。 阳树脂：在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期间保持此浓度。也可用食盐水浸泡。在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。 2 树脂的预处理 在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。因此，新树脂在使用前必须进行预处理，具体方法如下： 1、树脂装入交换器后，用洁净水反洗树脂层，展开率为50-70%，直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。 2、用约2倍树脂体积的4-5%HCl溶液，以2m/h的流速通过树脂层。全部通入后，浸泡4-8小时，
主要用于酒类去除，高级脂肪酸脂类等。 产品详细描述 离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。 离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。 在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。 离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。 离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。 离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。 离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。 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)。离子交换树脂根据其基体的种类分为乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，及根据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。 离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性，适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。 1、离子交换树脂的基本类型 (１) 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－SO3H，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SO3－，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。
1前言 1.1离子交换树脂简介 1.1.1科技名词定义 中文名称：阳离子交换树脂 英文名称：cation exchange resin 定义1：离子交换树脂官能团上的离子只能与水中阳离子相互交换的树脂。 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：含功能性阴离子基团、可与带阳离子的物质进行交换反应的一类高分子量不溶性多聚体。可用于阳离子交换层析。 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） 1.1.2阳离子交换树脂分类 阳离子离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5~1.0mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分： 1. 强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。 2.弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子
交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行交换。 1.2种类和性能 离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。 离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。 在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。 离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。
几种常用的离子交换树脂型号 一、001x7Na（732）阳离子交换树脂 本产品是在苯乙烯一二乙烯苯共聚基体上带有磺酸基(-SO 3 H)的离子交换树脂，它具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。 本产品相当于美国Amberlite IR-120;Dowex-50，德国：Lewatit-100.日本：精品文档，超值下载 Diaion SK-1，法国AllassionCS;Duolite C-20，前苏联ky-3;SDB-3，相当于我国老牌号：732；强酸1号、2号、3号、4号；010。 用途：本产品主要用于硬水软化、脱盐水、纯水和高纯水的制备，也用于催化剂和脱水剂，以及湿法冶金、分离提纯稀有元素、食品、制药、制糖工业等。 二、201x7（717）强碱性阴离子交换树脂 本产品是在苯乙烯一二乙烯苯共聚基体上带有季铵基［N(CH 3) 3 OH］的阴离子 交换树脂，该树脂具有机械强度好，耐热性能高等特点。 本产品相当于美国Amberlite IRA-400，德国:Lewatit M500，日本：Diaion SA-10A，法国Allassion AG217，前苏联AB-17，相当于我国老牌号：717、702、强碱2号、4号、2041号。 用途：本产品主要用于纯水、高纯水的制备，废水处理，生化制品的提取，放射性元素提炼，抗菌素分离等。 三、D201大孔强碱阴离子交换树脂 本产品的性能与201×7强碱性阴离子交换树脂相似，但有更好的物理及化学稳定性（耐渗透压力，耐磨损等）及抗污染性能，由于具有大孔结构，因此可用于吸附分子尺寸较大的杂质以及在非水溶液中使用。 本产品相当于美国Amberlite IRA-900,德国：Lewatit MP-500日本：Diaion PA 308。相当于我国老牌号：D231;DK251;731;290。 用途:本产品主要用于高纯水的制备（尤其适用于高速混床）及用于凝结水净化装置（H-OH或NH 4 -OH混床系统），也用于废水处理，回收重金属，生化药物分离和糖类提纯。 四、D301大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 本产品是大孔结构的苯乙烯一二乙烯苯共聚体上带有叔胺基［-N(CH3)2］的离子交换树脂，其碱性较弱，能在酸性、近中性介质中有效地交换无机酸及硅酸根，并能吸附分子尺寸较大的杂质以及在非水溶液中使用，该树脂具有再生效率高、碱水耗低、交换容量大、抗有机物污染及抗氧化能力强、机械强度好等优点。 本产品相当于美国Amberlite IRA-93，德国Lewatit MP-60，日本Diaion WA-30，法国Duolite A305，前苏联AH-89×77Ⅱ，英国Zerolite MPH，相当于我国老牌号：D354、D351、710、D370。 用途：本产品主要用于纯水及高纯水的制备，用于阴复床、阴双层床系统，对含盐量较高的水源尤为合适，并能保护强碱阴树脂不受有机物污染，以及糖液脱色含铬废水的处理及回收等等。
离子交换树脂分类 一、离子交换树脂的组成 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构高分子化合物，其结构由三部分组成：不溶性的三维空间网状骨架，连接在骨架上的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。 H)（强酸性阳离子交换树 阳离子交换树脂：骨架上结合有磺酸基(-SO 3 脂）或羧酸基(-COOH)(弱酸性阳离子交换树脂）。 阴离子交换树脂：骨架上结合有季铵基(强碱性阴离子交换树脂)，伯胺基、仲胺基、叔胺基（弱碱性阴离子交换树脂）。 二、离子交换树脂的分类 按骨架结构不同：凝胶型(干态无孔，吸水后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、更多的孔)。 根据所带的功能基团的特性：阳离子交换树脂（带酸性功能基，能与阳离子进行交换）、阴离子交换树脂（带碱性功能基，能与阴离子进行交换）和其它树脂。 三、离子交换树脂的命名方法 根据离子交换树脂的功能基的性质，将其分为强酸(0)、弱酸(1)、强碱(2)、弱碱(3)、螯合(4)、两性(5)和氧化还原(6)七类(各类后面的数字为其分类代号)。 离子交换树脂的骨架分为苯乙烯系(0)、丙烯酸系(1)、酚醛系(2)、环氧系(3)、乙烯吡啶系(4)、脲醛系(5)、氯乙烯系(6)七类(各类后面的数字为骨架分类代号)。
命名方法： D ¤△▼×■ D 大孔树脂在名称前加D ¤分类代号（阴、阳、酸、碱、强、弱） △骨架分类代号 ▼顺序号 ×■凝胶型树脂后加*并注明交联度 举例： 001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 D001 大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 D113 大孔弱酸性丙烯酸系阴离子交换树脂
离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架 离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。 离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。 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(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是大孔强酸性苯乙烯系树脂。 阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。 阳离子交换树脂大都含有硫酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基团，其中的氧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，其他结构式可简单表示为R-SO3H，式中R 代表树枝母体，其交换原理为2R-SO3H+Ca2+-(R-SO3)2Ca+2H+，这是硬水软化的原理。 阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基（-NH2）或亚胺基（-NH2）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 R-N(CH3)3OH+Cl-R-N(CH3)3Cl+OH- 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，氧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。 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙），聚苯乙烯.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯及间规聚苯乙烯（SPS）。聚苯乙烯，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料。通式是[(CH2CHC6H5)n]。具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，
离子交换树脂 摘要：本文综述了离子交换树脂的发展历史、分类；在各领域的应用、树脂的使用和保管方法及其发展前景等。 关键词：离子交换树脂；分类；应用；保管 1 引言 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，在工业高纯水制备、医药卫生、冶金行业、生物工程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备和应用技术已经较为成熟，水平与国外相当。离子交换树脂主要应用于电力、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益加快。 2 离子树脂的分类 依据离子交换树脂所带活性基团的性质，离子交换树脂课分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。能与水中阳离子进行交换反应的称为阳离子交换树脂;能与水中的阴离子进行交换反应的称为阴离子交换树脂。根据活性基团上Hˉ和OHˉ电离的强弱程度，又可以分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂，以及强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 2.1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－SO3H，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SO3ˉ，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
离子交换树脂的使用说明 一、贮存与运输 离子交换树脂一般是在充分膨胀、湿润的球粒状态下供应，在贮存、运输过程中要保持包装完好无损，避免树脂脱水、冻裂及污染。不能露天存放，存放处的温度为0—40℃，当存放处温度稍低于0℃时，应向包装内加入澄清的饱和食盐水，浸泡树脂。此外，当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水，使用时不能直接加水，可用澄清的饱和食盐水浸泡，然后再逐步加水稀释，洗去盐分，贮存期间应使其保持湿润。 二、脱水树脂复苏 树脂干燥失水是最大危险之一，失水树脂用10%食盐水浸泡1—2小时，然后稀释，再投入使用，以防止树脂水合急剧膨胀而破损。 三、树脂鉴别 使用单位存放树脂和填装时发生混淆，必须鉴别，确认后，投入装置，以充分发挥树脂的工作性能。 1、鉴别001×7和201×7两种树脂，可以利用湿真密度不同而区别，取一点树脂放入饱和食盐盐水中，浮在上面的是201×7阴树脂，下沉的则是001×7阳树脂。 2、鉴别强弱型阳树脂，一是外观，强酸性阳树脂为棕黄色，弱酸性阳树脂为乳白色或淡黄色，二是用转型膨胀率判断，阳树脂用盐酸转为H型，再用烧碱转为Na型，是其体积膨胀，弱酸性树脂明显大于强酸性树脂。 3、鉴别强弱型阴树脂，可以利用加酚酞的氢氧化钠浸泡10min，用无离子水洗净后，强型阴树脂呈紫色，大孔强型阴树脂呈粉红色，弱型阴树脂不变色。 四、树脂预处理 将准备装柱使用的新树脂，先用热水（清洁的自来水也可）反复清洗，阳离子交换树脂可用70—80℃的热水，阴离子交换树脂的而热性能较差一些，可用50—60℃热水。开始浸洗时，每隔15分钟换水一次，浸洗时要不时搅动，换水4—5次后，可隔约30分钟换水一次，总共换水7—8次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很少时为止。 水洗后，再经酸碱处理，阳离子交换树脂可按下述步骤处理： 1、用1N盐酸缓慢流过树脂，用量约为强酸阳树脂体积的2—3倍，弱酸阳树脂体积的3—5倍，每小时1.5倍床层体积流过。 2、用水冲洗，出水PH为5左右，用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂，流速与1相同。 3、用1NNaOH流过树脂，用量及流速与1相同。 4、用水冲洗至出水PH为9左右。 5、用1N盐酸或硫酸，将树脂转成H-型，用量为树脂体积的3—5倍，流速与1相同。 6、酸流完后，用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时，即可投入使用。 对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序，可采用碱→酸→碱次序，酸、碱用量及流速，与阳树脂相对应，弱碱阴树脂与弱酸阳树脂相对应。 五、离子交换树脂的复活处理 1、铁污染：树脂被铁污染后，颜色变深甚至发黑，可以用二倍树脂体积10%的盐酸，以约0.6m/h流速通过树脂层，然后用同样流速40℃的清水清洗，最后用过量的NaOH再生（阳树脂）。 2、硅污染：被树脂吸附的硅酸，在低PH的条件下，容易聚合为高聚物沉淀于树脂中，可用40—50℃，6%—8%NaOH溶液浸泡，再用清水洗，为避免硅污染，应适当提高再生剂的浓度和温度。