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第1章-离子交换树脂讲义

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离子交换树脂及原理课件ppt

离子交换树脂及原理课件ppt
RCOOHNa + H2O → RCOONa+NaOH RNH2Cl + H2O → RNH2OH+HCl
化学性能
对各种离子的交换能力是不同的。 易被交换的离子，解析就困难。 交换顺序：优先高化合价的，其次原子序数大的。
强酸性阳离子交换树脂： Fe2+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞H+
树脂的命名 (GB1631-1979)
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 螯合性 两性 氧化还原性
代号 0 1 2
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系
3
环氧系
4 乙烯吡啶系
5
脲醛系
6 氯乙烯系
二、离子交换树脂的性能
物理性能 外观(颜色、形状)、粒度、密度、 含水率、转型膨胀率、耐磨性
第二节 离子交换基本原理
1. 离子交换反应 可逆性 强型树脂的交换反应 弱型树脂的交换反应 2. 离子交换平衡和选择性系数 3. 离子交换速度 控制步骤 表达式 影响因素
物理性能
密度：单位体积树脂的质量。 1. 湿真密度：单位真体积（不包括树脂颗粒间空隙的体积）内湿态
离子交换树脂的质量，g/mL。 湿真密度=湿态树脂质量/湿态树脂的真体积 一般在1.04-1.30。阳离子大于阴离子的。 离子交换树脂的反洗强度、分层特性与其有关。 2. 湿视密度：单位体积内紧密无规律排列的湿态离子交换树脂的质
用寿命。 耐磨性 由于相互摩擦和胀缩作用，产生破裂现象。 一般年损耗应小于3-7%。
化学性能
酸碱性 不溶性的高分子电解质，可电离，使得水溶液具有酸碱性。 强型树脂不受溶液pH影响。 弱型树脂电离能力小。弱酸性树脂在碱性溶液中电离能力大，弱

第1章-离子交换树脂方案

第1章-离子交换树脂方案

强酸型阳离子交换树脂的制备实例： 将1 g BPO溶于80 g苯乙烯与20 g二乙烯基苯（纯
度50％）的混合单体中。搅拌下加入含有5 g明胶的 500 mL去离子水中，分散至所预计的粒度。从70℃逐 步升温至95℃，反应8～10 h，得球状共聚物。过滤、 水洗后于100～120℃下烘干。即成“白球”。
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH3OCH2Cl ZnCl2
CH2 CH CH2 CH
+ CH3OH
CH2 CH
CH2Cl
所得的中间产品通常称为“氯球”。用氯球可十 分
容易地进行胺基化反应。
N(CH3)
CH2Cl
N(CH3)C2H4OH
Ⅰ型强碱型阴离子交换树脂 CH2N+(CH3)3Cl-
图1—1 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构 的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功 能基团上吸附的可交换的离子。
强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交换。 功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由 它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子 互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。
度 （质量百分数），而对大孔型树脂，则在型号前冠以 字母“D”。
各类离子交换树脂的具体编号为： 001—099 强酸型阳离子交换树脂 100—199 弱酸型阳离子交换树脂 200—299 强碱型阴离子交换树脂 300—399 弱碱型阴离子交换树脂 400—499 螯合型离子交换树脂 500—599 两性型离子交换树脂 600—699 氧化还原型离子交换树脂
类中属酸性的，在基本名称前加“阳”字；凡分类中 属

离子交换树脂课件

离子交换树脂课件

离子交换树脂的再生
离子交换树脂在使用一定时间后，其交换容量会逐渐降低， 需要进行再生以恢复其交换能力。
再生过程通常包括用酸、碱或盐溶液对树脂进行浸泡、洗涤 和再生剂的再生等步骤，以去除树脂中的杂质和失效的交换 离子，恢复其交换能力。
离子交换树脂的应用
03
水处理
01
去离子水制备
离子交换树脂可用于去除水中溶解的离子，制备高纯度 的去离子水，满足工业和实验室的用水需求。
03
随着环境保护意识的提高和工业生产的不断升级，离子 交换树脂的需求量将会持续增长，其在工业生产和人类 生活中的地位将更加重要。
离子交换树脂的发展趋势
随着科技的不断发展，离子交换树脂的制备技术和性能将得到进一步提升，以满足 更广泛的应用需求。
新型离子交换树脂的开发和应用将更加注重环保和可持续发展，减少对环境的负面 影响。
食品工业
离子交换树脂在食品工业 中可用于脱盐、脱色、除 味等方面，提高食品质量 和安全性。
医药领域
离子交换树脂在医药领域 中可用于药物分离、纯化 及制备等方面，具有高效、 环保的优势。
离子交换树脂的回收与再利用
再生技术
研究和发展高效的再生技术，使离子交换树 脂能够多次重复使用，降低使用成本。
废弃树脂的处理
制备
制备离子交换树脂的关键是选择合适的单体、引发剂、交联 剂等，以及控制聚合反应的条件，以保证树脂的结构和性能 符合要求。
离子交换树脂原理
02
离子交换过程
离子交换过程是可逆的，通过离子交 换反应，溶液中的阳离子或阴离子与 离子交换树脂中的可交换离子进行交 换，从而实现离子的分离和纯化。
离子交换过程通常在特定的pH值和温 度条件下进行，以获得最佳的交换效果。

离子交换树脂详解(经典之作)

离子交换树脂详解(经典之作)
阴树脂的处理：
将树脂用水洗至清水后，用5%的HCl浸泡4-8小时，再 用水洗至中性，再用2%～4%NaOH浸泡4-8小时后，用水 洗至中性，待用。
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27
4.2离子交换树脂的再生
4.2.1阳离子交换器再生
采用顺流和逆流方式均可，最好采用逆流法 。
反洗：目的是松动树脂层，当出水澄清透明时止。
处理：为清除积聚在树脂层中的悬浮物，可采用增 加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。
预防：为防止悬浮物的污堵，主要是加强对原水的 预处理，以降低水中悬浮物的含量。
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34
5.2铁中毒的处理及预防
现象：阳、阴树脂都可能发生铁的污染。 被污染树脂的外观为深棕色，严重时可以
变为黑色。一般情况下，每100g树脂中的含铁 量超过150mg时，就应进行处理。铁的存在会 加速阴树脂的降解。
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离 子 交 换 树 脂 再 生 示 意 图
30
4.2.3离子交换树脂再生 的注意事项
进完酸或碱时一定要把酸碱经过的管道冲洗干净，以防 存酸存碱，影响电导率。 把再生泵冲洗干净，以备下次使用。
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31
5 离子交换树脂的 污染处理及预防
由于树脂的结构未遭到破坏,可以通过适当的处 理,恢复其交换性能.同时应对树脂在使用过程中易 出现污染的情况进行分析,采取合理的措施。
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33
5.1 悬浮物污堵的处理及预防
现象：原水中的悬浮物会堵塞树脂层中的孔隙，从 而增大其水流阻力，增大运行压降，也会覆盖在树 脂颗粒的表面，因而降低树脂的工作交换容量。
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离子交换-树脂部分(共68张PPT)

离子交换-树脂部分(共68张PPT)
• 同类树脂001×7、001×10、 001×14.5的干基交换容量随交联度 增大而减少。D001×16大孔树脂磺 化反响温度较其它树脂高，其产生 弱酸基的量也较大。
阴离子交换树脂交换容量
• 阴离子交换树脂交换容量测定包括对强碱性和弱碱性 两种阴树脂的全交换容量、强碱基团及弱碱基团容量 的测定。
第一节 离子交换树脂根本概念
国产离子交换树脂的分类 国产离子交换树脂命名法那么及型号
国产离子交换树脂的分类
离子交换树脂品种很多，因其原料、制法和用途不同，分类方 法各异。主要分类方法下：
1.按功能基类别分：
a. 强酸性阳离子交换树脂，其功能基为：磺酸基R-SO3H
b. 弱酸性阳离子交换树脂，其功能基为：羧酸基R-COOH， 磷酸基 R-CHPO(OH)2
• 湿态离子交换树脂：是指吸收了平衡水量并除 去外部游离水分后的树脂。
粒度和粒度分布
• 一般用悬浮法制得的球状颗粒的粒径并不一致，大体 上处在0.2mm～1.5mm范围内〔经筛分取0.3mm～ 1.2mm的颗粒用于制造树脂〕，其中0.3mm～ 0.6mm的占60%左右，0.6mm～1.0mm的占30%左 右。经过筛分的树脂，应该用4个指标：范围粒度、 有效粒度和均一系数、下限粒度〔或上限粒度〕。
• M = c×V×d
(2-8)
• 式中：d——再生剂溶液密度，kg/m3。
再生剂耗的公式为：
R=M/(QI× VR)
(2-9)
式中：R——再生剂耗，g/mol；
M——周期再生剂用量，g；
Q工——工作交换容量，mol/m3
• 平衡交换容量 ：用于表示到达平衡状态时单位质量或单位体积 的树脂中参于反响的交换基团的量。它表示在给定条件下，该 树脂可能发挥的最大交换容量，是离子交换体系的重要参数。

离子交换树脂介绍

离子交换树脂介绍

表8-2
操作① 操作① 操作② 操作② 操作③ 操作③ 操作④ 操作④ 检查 操作⑤ 操作⑤ 检查 结果
未知树脂的鉴别
取未知树脂样品2mL，置于30mL试管中 取未知树脂样品2mL，置于30mL试管中 2mL 30mL HCl15mL， --2min 重复2--3 2min， 加1N HCl15mL，摇1--2min，重复2--3次 水洗2 水洗2～3次 1O％CuSO4(其中含 其中含1 H2SO4)5mL， 1min， 加1O％CuSO4(其中含1％H2SO4)5mL，摇1min，放5min 浅绿色 加5N氨液2mL，摇1min，水洗 氨液2mL， 1min， 2mL 深蓝 强酸性阳树脂 颜色不变 弱酸性阳树脂 不变色 加1N NaOH15mL摇1min，水洗， NaOH15mL摇1min，水洗， 加酚酞，水洗 加酚酞， 红色 强碱性阴树脂 不变色 弱碱性阴树脂
第二节 离子交换基本原理
离子交换平衡
一般交换反应的平衡关系
B KA
[RB] ( A) = [RA] (B)
ZA ZB
ZB
ZA
A = RA
ZB
B / RB
ZA
(8— (8—1)
离子交换反应公式
ZB −ZA
q0 K q c
cB 1− c (qB / q0 )ZA 0 = • ZA (cB / c0 ) (1+ qB / q0 )ZB
离子交换树脂的选择、保存、 离子交换树脂的选择、保存、使用和鉴别
树脂选择 选择树脂时应综合考虑原水水质、处理要求、 选择树脂时应综合考虑原水水质、处理要求、交换工艺以及 投资和运行费用等因素。 投资和运行费用等因素。 树脂保存 树脂宜在0 40℃下存放 通常强性树脂以盐型保存， 下存放， 树脂宜在0～40℃下存放，通常强性树脂以盐型保存，弱酸 树脂以氢型保存，弱碱树脂以游离胺型保存。 树脂以氢型保存，弱碱树脂以游离胺型保存。 树脂使用 树脂在使用前应进行适当的预处理，以除去杂质。 树脂在使用前应进行适当的预处理，以除去杂质。最好分别 用水、 HCl、 ％～4 NaOH反复浸泡清洗两次 每次4 反复浸泡清洗两次， 用水、5％HCl、2％～4％NaOH反复浸泡清洗两次，每次4～ 8h。 8h。

离子交换树脂离子交换原理ppt课件

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认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3．密度
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
(f) H型树脂与水中Ca2+、Mg2+、Na+交换时水质变化 离子交换柱工作过程
进水初期，进水中所用阳离子均交换出H+，生成相当量的无机酸，出水 酸度保持定值。运行至a点时，Na+首先穿透，且迅速增加，同时酸度降低， 当Na+泄漏量增大到与进水中强酸阴离子含量总和相当时,出水开始呈现碱性； 当Na+增加到与进水阳离子含量总和相等时，出水碱度也增加到与进水碱度 相等。至此，H离子交换结束，交换器开始进行Na+交换，稳定运行至b点之 后，硬度离子开始穿透，出水Na+含量开始下降，最后出水硬度接近进水硬 度，出水Na+接近进水Na+，树脂层全部饱和。
化学性能 1.再生：离子交换反应的可逆性交换的逆反应。 2.酸碱性：树脂在水中电离出H+和OH-,表现出酸碱性。树 脂的酸碱性受pH值影响，各种树脂在使用时都有适当 的pH值范围。 3.选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为 选择性，选择性大小用选择性系数来表征。 4.交换容量：表示树脂的交换能力。通常用EV（mmol/ml 湿树脂）表示，也可用EW（mmol/g干树脂）表示。 EV＝EW×（1-含水量）×湿视视密度
影响离子交换扩散速度的因素 1.树脂的交联度越大，网孔越小，则内扩散越慢。 2.树脂颗粒越小，由于内扩散距离缩短和液膜扩散的表面

离子交换树脂及原理

离子交换树脂及原理

离子交换树脂的分类
按活性基团的性质 按离子交换树脂的孔型
按单体的种类
阳离子交换树脂: 强酸性和弱酸性 阴离子交换树脂: 强碱性和弱碱性
螯合型 两性 氧化还原型
凝胶型 大孔型 等孔型*
苯乙烯 丙烯酸 酚醛
离子交换树脂的内部结构
凝胶型和大孔型树脂的物理性能比较
特性
普通凝胶型 离子交换树脂
平均孔径(润湿态)
化学性能 酸碱性、选择性、交换容量、热稳定性
物理性能
外观 颜色：组成不同，颜色各异，苯乙烯呈黄色。交联多
的、杂质多的颜色深些。 形状：球形，圆球率达90%以上，则水流阻力小。容
量大。 粒度 用有效粒径和均一系数表示。 粒度小，交换速度快，交换容量大，但压力损失大。 粒度要均匀，在0.3-1.2mm范围。
换能力。 1. 全交换容量：单位质量的离子交换树脂全部离子交换基团的数量，mmol/L。 2. 工作交换容量 指一个周期中单位体积树脂实现的离子交换量，即单位体积树脂从再生型离
子交换基团变为失效型基团的量。 影响因素：树脂种类、粒度、原水水质、出水水质的终点控制、交换运行流
速、树脂层高度、再生方式等。 质量表示单位EM：mol/kg(干树脂) 体积表示单位EV：mol/m3(湿树脂) EV=EM×(1-含水率)×湿视密度
RCOOHNa + H2O → RCOONa+NaOH RNH2Cl + H2O → RNH2OH+HCl
化学性能
对各种离子的交换能力是不同的。 易被交换的离子，解析就困难。 交换顺序：优先高化合价的，其次原子序数大的。
强酸性阳离子交换树脂： Fe2+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞H+

第1章-离子交换树脂

第1章-离子交换树脂
我国有些生产厂在部颁标准制定前已开始生产离 子交换树脂，它们自己有一套编号，已经为人们所熟 悉和接受。因此，至今尚未改名。例如上海树脂厂的 735树脂，相当于命名规定中的001树脂；724树脂相 当于命名规定中的110树脂；717树脂相当于命名规定 中的201树脂等等。
24
1.5 离子交换树脂的制备方法
12
1.3 离子交换树脂的分类
离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最 重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类
按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
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阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和 弱酸型三种。如R—SO3H为强酸型，R—PO(OH)2为 中酸型，R—COOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸 型和弱酸型统称为弱酸型。
大家好
1
第一章 离子交换树脂
2
1.1 概述
1.1.1 离子交换树脂的发展简史
离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化 合物。它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交 换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上一世纪30年代。1935年英国的Adams 和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子 交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同 时也开创了功能高分子领域。
1.5.1 凝胶型离子交换树脂 凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部
分：合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交 换基团。
具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之 溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也 可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带有交换 基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。

离子交换树脂教学课件

离子交换树脂教学课件

原料选择
选择高质量的原料是生产离子交 换树脂的关键，包括苯乙烯、交 联剂、催化剂等。
原料处理
对原料进行纯化、干燥等预处理 ，以确保生产出的离子交换树脂 质量稳定。
合成方法与工艺
01
02
03
悬浮聚合
将苯乙烯、交联剂等原料 分散在水中，通过引发剂 引发聚合反应，生成离子 交换树脂的颗粒。
乳液聚合
将苯乙烯、交联剂等原料 溶于有机溶剂中，通过引 发剂引发聚合反应，生成 离子交换树脂的乳液。
、废水处理和回收利用。
离子交换树脂的优势
03
具有较高的交换容量和再生效率，使用寿命长，操作简便，对
环境友好等优点。
离子交换树脂处理工业水的效果与优势
离子交换树脂对工业水质的改善
可以有效去除水中的硬度、氯离子、硫酸根离子等杂质，提高水质，满足各种工业用水需 求。
离子交换树脂在废水处理中的应用
可以实现废水的减量、减毒和减污，为工业废水的处理和资源化利用提供有效手段。
复合离子交换树脂的研发
将不同性质的离子交换树脂复合在一起，实现多功能化和高效化，满足不同应用 需求。
拓展离子交换树脂的应用领域
新能源领域的应用
探索离子交换树脂在新能源领域的应用，如电池、燃料电池 、太阳能电池等，实现能源的高效利用和环境保护。
生物医学领域的应用
拓展离子交换树脂在生物医学领域的应用，如药物分离、血 液透析、生物传感器等，为生物医学技术的发展提供支持。
利用新材料技术，开发具有优异性能的离子交换树脂，如高交联度、高选择性 、耐高温、抗污染等。
纳米技术的应用
将纳米技术应用于离子交换树脂的制备，实现纳米尺度的孔径和粒径控制，提 高离子交换树脂的吸附和分离性能。

离子交换树脂详解ppt课件

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阴树脂预处理：
将树脂装柱后，先用饱和食盐水浸泡，用去离子水冲洗至出 水清澈，检测PH值为7。
再用2%～4%的HCl溶液进行处理，再用2%～4%NaOH进 行处理，，全部通入后，浸泡，排去碱液，用去离子水冲洗至26 出水呈中性。
4.1.2静态预处理
阳树脂的处理：
将树脂用水洗至清水后，用2%～4%NaOH浸泡4-8小时， 再用水洗至中性，再用5%的HCl浸泡4-8小时后，用水洗 至中性，待用。
2.2.2弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，能在水中离解出H+ 而呈
酸性。 树脂离解后余下的负电基团，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。
16
2.2.3强碱性阴离子树脂
H+
Na+
阳离子交换树脂
阳离子交换树脂
NaCl换树脂
阴离子交换树脂
23
4 离子交换树脂的清洗
4.1离子交换树脂的预处理 4.2离子交换树脂的再生
24
4 离子交换树脂的清洗
4.1离子交换树脂的预处理
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
铁中毒后的离子交换树脂
35
5.2 铁中毒的处理及预防
处理：常用的清洗方法是用10%HCl溶液，在进行此方
法前，必须检查交换器设备的耐腐蚀性能，否则须用加抑制 剂的盐酸。
防止树脂发生铁污染的措施有：
1、减少阳离子进水的含铁量。对含铁量高的地下
水应先经过曝气处理及锰砂过滤除铁。对含铁量高的地表水 或使用铁盐作为凝聚剂时，应添加碱性药剂，如NaOH，提 高水的pH值，防止铁离子带入阳床。

离子交换树脂详解ppt课件

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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。
18
2.2.5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)。
12
2.1.2大孔型树脂
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。
大孔吸附树脂
13
2.2按树脂中化学活性基团的种类分类
按化学活性基团首先区分为阳离子树脂和 阴离子树脂两大类。
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。
阿拉伯数字表示。
6
1.3离子交换树脂的命名方式
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
如D011×7，表示大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，其交联 度为7。
7
1.4离子交换树脂基体的组成
处理：为清除积聚在树脂层中的悬浮物，可采用增 加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。
预防：为防止悬浮物的污堵，主要是加强对原水的 预处理，以降低水中悬浮物的含量。
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5.2铁中毒的处理及预防
现象：阳、阴树脂都可能发生铁的污染。 被污染树脂的外观为深棕色，严重时可以
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（2）按树脂的物理结构分类 按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝 胶型、大孔型和载体型三类。图1—2是这些树脂结构 的示意图。
图1—2 不同物理结构离子交换树脂的模型
1）凝胶型离子交换树脂 凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的离子交 换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光 滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶 状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙 约为2～4nm。一般无机小分子的半径在1nm以下，因 此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在 无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体 积缩小，无机小分子无法通过。所以，这类离子交换 树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。
此后，Dow化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙 烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化； Rohm & Hass公司的Kunin等人则进一步研制了强碱 性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子 交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制 外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗 糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。
3）载体型离子交换树脂 载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要 用作液相色谱的固定相。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。它可经受液相色谱中 流动介质的高压，又具有离子交换功能。 此外，为了特殊的需要，已研制成多种具有特殊 功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化还原树脂、 两性树脂等。
从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要 的功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯 合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶 等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在 21世纪发挥重要的作用。 离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来 的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同， 但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如 中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。
2）大孔型离子交换树脂 针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大孔型 离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表 面粗糙，为非均相凝胶结构。即使在干燥状态，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。大孔型离子交换树脂的孔径一般 为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百平 方米，因此其吸附功能十分显著。
从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构 的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功 能基团上吸附的可交换的离子。 强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交换。 功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由 它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子 互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。
1.3 离子交换树脂的分类
离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最 重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类 按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和 弱酸型三种。如R—SO3H为强酸型，R—PO(OH)2为 中酸型，R—COOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸 型和弱酸型统称为弱酸型。 阴离子交换树脂又可分为强碱型和弱碱型两种。 如R3—NCl为强碱型，R—NH2、R—NR’H和，R— NR”2为弱碱型。
离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既简 便又节约能源。因此根据Adams和Holmes的发明，带 有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产 并在水的脱盐中得到了应用。 1944年 D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性能 的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚 丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。
通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换 离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、 分离、提纯、净化等目的。 通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进 行交换的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴 离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子 交换树脂。从无机化学的角度看，可以认为阳离子交 换树脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于 高分子多元碱。应当指出，离子交换树脂除了离子交 换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱是 截然不同的。
1.2 离子交换树脂的结构
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网 状高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一 般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙 酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.3～ 1.2mm。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大 于或小于这一范围。
图1—1 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是大孔 型树脂的开发。20世纪50年代末，国内外包括我国的 南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时合成出大孔 型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔 型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有 机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。
60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等 方面得到了进一步的发展，更为突出的是应用得到迅 速的发展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、 纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。 例如离子交换树脂在水处理以外的应用由80年代 以前占离子交换树脂总用量的不足10％增加到目前的 30％左右。
第一章 离子交换树脂
1.1交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化 合物。它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交 换功能，本质上属于反应性聚合物。 离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上一世纪30年代。1935年英国的Adams 和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子 交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同 时也开创了功能高分子领域。