离子交换树脂应用PPT课件
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离子交换树脂应用ppt课件
大孔吸附树脂使用注意事项
• 1) 该树脂含水70%左右，湿态0℃以上保存。严防冬季将球体冻裂。 2) 该树脂物化性能稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，不降解，热
失重温度266℃。 3) 树脂使用前，需根据使用要求，进行程度不同的予处理,是将树
脂内孔残存的惰性溶剂浸除。树脂予处理方法是在提取器内加入 高于树脂层10CM的乙醇浸渍4小时，然后用乙醇淋洗，洗至流
离子交换树脂应用注意事项
• 1) 贮存运输 ① 应贮存在密封容器内，避免受冷或爆晒。 ② 贮存温度：4℃-40℃之间。
• ③ 树脂贮存期为2年，超过2年复检合格方 可使用。若发现树脂失水，不能直接向树脂中 加水，应先加入适量浓食盐水，使树脂恢复 湿润。
• 2) 预处理 树脂在运行前须按以下步骤，进行预处理。
溶液的PH值也会影响弱电解质的解离程度。因此也会 影响其吸附量，如用HPD500树脂从废水中吸附酚时，选 用pH 3.0要优于pH6.5。但如溶质是中性物质，则溶液的 pH值当然没有影响，如吸附VitB12时，在pH 3.0、5.0、 7.0下的吸附量几乎相等。
大孔吸附树脂在植物提取方面应用
• 目前大孔吸附树脂广泛应用于制药及天然植物中活性成 分如皂苷、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分 离。对人参皂苷、三七皂苷、绞股兰皂苷、薯蓣皂苷、甜 菊糖甙、甘草甜素、银杏黄酮内脂，山楂黄酮、沙棘黄酮、 葛根素、竹叶黄酮、黄芪皂苷、橙皮甙、淫羊藿黄酮、大 豆异黄酮、茶多酚、洋地黄强心甙、麻黄精粉、柚甙、毛 冬青黄酮甙、红豆杉生物碱、多种天然色素、中药复方药 物提取等以及生物化学制品的净化、分离、回收都有良好 的效果。并在抗生素、维生素、氨基酸、蛋白质提纯,生 化制药方面有很广泛的应用。
• 3) 防止树脂污染 树脂污染有几种情况，一种为原水中
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
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
离子交换树脂 ppt课件
43
将经干燥的树脂置于2 L浓度为 l mol/L 的氢氧化钠乙醇溶液中，加热回流约10 h， 然后冷却过滤，用水和稀盐酸洗涤，再用水 洗涤数次，最后在100℃下干燥，即得成品。
44
（3）强碱型阴离子交换树脂的制备
强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子 交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化， 然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与 各种胺进行胺基化反应。
37
强酸型阳离子交换树脂的制备实例： 将1 g BPO（过氧化二苯甲酰）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
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4NH)nH
CH2 CH
CH2O
CH2
CH CH2
CH CONH(C2H4N)n
CH3
CH2 CH
CH3
50
2、大孔型离子交换树脂
大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本相同。 重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离子交换树脂相比， 制备中有两个最大的不同之处：一是二乙烯基苯含量大大增 加，一般达85％以上；二是在制备中加入致孔剂。
1
一、发展概述
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。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料。
将经干燥的树脂置于2 L浓度为 l mol/L 的氢氧化钠乙醇溶液中，加热回流约10 h， 然后冷却过滤，用水和稀盐酸洗涤，再用水 洗涤数次，最后在100℃下干燥，即得成品。
44
（3）强碱型阴离子交换树脂的制备
强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子 交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化， 然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与 各种胺进行胺基化反应。
37
强酸型阳离子交换树脂的制备实例： 将1 g BPO（过氧化二苯甲酰）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
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4NH)nH
CH2 CH
CH2O
CH2
CH CH2
CH CONH(C2H4N)n
CH3
CH2 CH
CH3
50
2、大孔型离子交换树脂
大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本相同。 重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离子交换树脂相比， 制备中有两个最大的不同之处：一是二乙烯基苯含量大大增 加，一般达85％以上；二是在制备中加入致孔剂。
1
一、发展概述
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。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料。
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。
离子交换操作步骤(共15张PPT)
静态交换：是将树脂与交换溶液混合置于一定的容器中搅拌
进行。静态交换操作方法简单、设备要求低，需分批进行， 交换不完全，效率低。
柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个 交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形 成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界层〞 (3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ， 选择离子交换树脂的原那么 别离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； (2)随着试液的流入，交界层下移，当流出 常量组分一般在100～200目，微量组分一般在200～400目。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 量。 洗脱剂浓度：太小效率低，太大树脂脱水收缩，树脂内离子不易洗脱。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ，
能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平子交换：将待别离的溶液倾入交换柱，使其按某一
定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
树脂颗粒的大小：树脂愈粗，曲线向右移动，达相同洗脱率，洗脱剂量增加。
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界 柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形成沟流，柱中树脂层高
进行。静态交换操作方法简单、设备要求低，需分批进行， 交换不完全，效率低。
柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个 交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形 成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界层〞 (3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ， 选择离子交换树脂的原那么 别离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； (2)随着试液的流入，交界层下移，当流出 常量组分一般在100～200目，微量组分一般在200～400目。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 量。 洗脱剂浓度：太小效率低，太大树脂脱水收缩，树脂内离子不易洗脱。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ，
能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平子交换：将待别离的溶液倾入交换柱，使其按某一
定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
树脂颗粒的大小：树脂愈粗，曲线向右移动，达相同洗脱率，洗脱剂量增加。
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界 柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形成沟流，柱中树脂层高
第三章 离子交换树脂及吸附树脂(1)ppt课件
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。
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。
图3—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。
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。
吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的 一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分 子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具 有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中 吸附某些物质。
在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已 广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、 分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分 支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。
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。
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。
图3—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。
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。
吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的 一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分 子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具 有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中 吸附某些物质。
在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已 广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、 分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分 支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。
离子交换法ppt课件
为7%。
三、离子交换树脂的骨架（载体）
（一）苯乙烯型离子交换树脂 • 由苯乙烯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成。
（二）丙烯酸型离子交换树脂 由丙烯酸甲酯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成
（三）多乙烯多胺——环氧氯丙烷树脂
弱碱301树脂，同时含有伯、仲、叔胺，还含有少量季铵基团。
载体：惰性的不溶性高分子固定骨架。 第二节 离子交换树脂的结构和种类 弱碱型阴离子交换树脂（在碱性环境中解离度受到抑制）
• Strong ion exchangers show no variation in ion exchange capacity with change in pH .
• Strong ion exchangers include Q (anionic), S and SP (cationic).
三、基本操作方法
洗脱液
• 酸、碱洗脱液：改变吸附物的电荷或改变树脂活性基团
的解离状态，以消除静电结合力，迫使目的物被释放
出来；
• 盐类洗脱液：通过高浓度的同种电荷的离子与目的物竞
争树脂上的活性基团，使吸附物游离。
洗脱方式
改变溶液pH及离子强度：
思考题
• 1. 混合溶液中，待分离目的蛋白质T的pI为7.9，杂质蛋白A 的pI为5.4，杂质蛋白质B的pI为4.9，实验室现有SP Sepharose™ Fast Flow （一种强阳离子交换树脂）,请设 计一套实验方案，使用离子交换技术纯化目的蛋白质T。
• 目的物是弱酸性或弱碱性的小分子物质时， 3、有机溶剂：减弱树脂对有机离子的吸附能力。
二、影响树脂性能的几个因素 弱碱型阴离子交换树脂（在碱性环境中解离度受到抑制）
宜选用强酸强碱树脂（氨基酸的分离）。 酸、碱洗脱液：改变吸附物的电荷或改变树脂活性基团的解离状态，以消除静电结合力，迫使目的物被释放出来；
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。
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。
离子交换树脂及原理ppt课件
有关。 反映离子交换树脂的交联度和网眼中的孔隙率。含水率愈大，孔
隙率愈大，其交联度愈小。 可了解树脂性能的变化。冬季应注意防冻。 一般在40-60%。
物理性能
转型膨胀率 离子交换树脂从一种单一离子型转为另一种单一离子型时体积的
变化的百分率. 树脂在交换和再生时,体积均会发生变化。 经长时间不断地胀缩，树脂会发生老化现象，从而影响树脂的使
化学性能
热稳定性 表示受热作用下树脂保持理化性能不变的能力。 强碱性树脂：强碱基团受热分解，降低交换容量。 弱碱性树脂：弱碱基团受热发生脱落现象，稳定性较强碱性高。 强酸性树脂：最高使用温度为100-120℃，再高则发生脱落现象。 弱酸性树脂：稳定性更高一些，达200℃，且短时间内容量损失小。 热稳定性大小顺序为： 弱酸性＞强酸性＞弱碱性＞Ⅰ型强碱性＞Ⅱ型强碱性
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
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
离子交换树脂及离子交换基本原理
第一节 离子交换树脂及其性能 第二节 离子交换基本原理 第三节 离子交换树脂层的工作过程 第四节 离子交换树脂的使用 第五节 离子交换树脂的变质、污染与复苏
一、离子交换树脂
组成： 单体：如苯乙烯、甲基丙烯酸。 交联剂：架桥，使聚合物构成网状结构，如二乙烯苯。 交换基团：具有活性离子的基团。 合成：高分子骨架的合成、交换基团的引入。 结构： 高分子骨架：交联的高分子聚合物。 离子交换基团：-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2 孔：凝胶孔、毛细孔 书写： 固定离子：R 可交换离子： -SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2
隙率愈大，其交联度愈小。 可了解树脂性能的变化。冬季应注意防冻。 一般在40-60%。
物理性能
转型膨胀率 离子交换树脂从一种单一离子型转为另一种单一离子型时体积的
变化的百分率. 树脂在交换和再生时,体积均会发生变化。 经长时间不断地胀缩，树脂会发生老化现象，从而影响树脂的使
化学性能
热稳定性 表示受热作用下树脂保持理化性能不变的能力。 强碱性树脂：强碱基团受热分解，降低交换容量。 弱碱性树脂：弱碱基团受热发生脱落现象，稳定性较强碱性高。 强酸性树脂：最高使用温度为100-120℃，再高则发生脱落现象。 弱酸性树脂：稳定性更高一些，达200℃，且短时间内容量损失小。 热稳定性大小顺序为： 弱酸性＞强酸性＞弱碱性＞Ⅰ型强碱性＞Ⅱ型强碱性
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
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
离子交换树脂及离子交换基本原理
第一节 离子交换树脂及其性能 第二节 离子交换基本原理 第三节 离子交换树脂层的工作过程 第四节 离子交换树脂的使用 第五节 离子交换树脂的变质、污染与复苏
一、离子交换树脂
组成： 单体：如苯乙烯、甲基丙烯酸。 交联剂：架桥，使聚合物构成网状结构，如二乙烯苯。 交换基团：具有活性离子的基团。 合成：高分子骨架的合成、交换基团的引入。 结构： 高分子骨架：交联的高分子聚合物。 离子交换基团：-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2 孔：凝胶孔、毛细孔 书写： 固定离子：R 可交换离子： -SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2
离子交换树脂的交换原理以及应用
离子交换树脂的交换原理以及应用1. 什么是离子交换树脂？离子交换树脂是一种特殊的高分子化合物，具有交换离子的功能。
它的分子结构中含有一定的正或负电荷，可以与溶液中的离子发生置换反应，使溶液中的离子浓度发生变化。
2. 离子交换树脂的交换原理离子交换树脂的交换原理基于离子的电荷性质。
当溶液中的离子进入离子交换树脂中时，与树脂上的交换位点发生电荷交换，被交换的离子被树脂固定，而溶液中的其他离子则释放出来。
这个过程实质上是离子间的电荷互相作用，使得树脂中的离子浓度逐渐增加或减少。
3. 离子交换树脂的应用离子交换树脂在许多领域都有广泛的应用。
•水处理：离子交换树脂可以用于水处理过程中的去除硬度离子（如钙、镁离子），净化水质。
•工业过程中的分离纯化：离子交换树脂可以用于分离和纯化溶液中的不同离子，例如分离和提取金属离子。
•药物制剂：离子交换树脂可以用于药物制剂中的分离纯化和药物释放控制。
•医疗设备：离子交换树脂可以用于人工肾脏等医疗设备中，对血液进行离子交换，实现体内离子平衡的调节。
4. 离子交换树脂的分类离子交换树脂可以根据其结构和性质进行分类。
•强酸型离子交换树脂：具有强酸性，可以交换出H+离子，常用于去除水中的碱性离子和重金属离子。
•强碱型离子交换树脂：具有强碱性，可以交换出OH-离子，常用于去除水中的酸性离子。
•核型交换树脂：具有特定的功能基团，可以选择性地交换特定的离子。
•高效离子交换树脂：具有较高的离子交换容量和选择性，广泛应用于工业领域。
5. 离子交换树脂的使用注意事项使用离子交换树脂时需要注意以下几点：•pH值：离子交换树脂的交换能力与溶液的pH值有关，一般选择合适的pH范围以保证交换效果。
•温度：离子交换树脂的交换速率随温度升高而增加，但同时也要注意树脂的热稳定性。
•流速：流速的选择应适当，以保证离子与树脂有足够的接触时间。
•冲洗和再生：使用后的离子交换树脂需要进行冲洗和再生，以去除吸附的离子并恢复树脂的交换能力。
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。
13
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。
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1.5 离子交换树脂的制备方法
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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。
13
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
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第一章 离子交换树脂
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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
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。
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• 大孔吸附树脂的吸附能力，不但与树脂的化学结 构和物理性能有关，而且与溶质及溶液的性质有 关。非极性树脂从极性溶液中吸附时，溶质分子 的疏水部分优先被吸附，而亲水部分在水相中定 向排列。相反，极性树脂从非极性溶液中吸附时， 则可同时吸附溶质分子的极性部分和非极性部分。 当从水溶液中吸附时，对同时吸附溶质分子和非 极性部分，当从水溶液中吸附时，对同族化合物，
成破碎或交换容量下降，所以必须区别 污染中毒的原因区别处理。
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大孔吸附树脂特性
• 大孔吸附树脂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有多孔骨架，其性质与天然吸附 剂活性炭相似，但具有下列优点，弥补了天然吸 附剂－活性炭之不足。 1）物理、化学稳定性高，机械强度好，经久 耐用。 2）再生容易，一般用水、稀酸、碱或有机溶 剂，如低碳醇，丙酮即可，而且 分离出来的物 质灰分低。 3）品种多，可根据不同要求，改变树脂孔结 构、极性等表面性能适用于吸附多种有机化合物。 4）树脂一般为小球状，直径为0.2-0.8毫米之 间，因此流体阻力不像粉状活性使用时不便。
理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐溶液中浸泡
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，其量亦与上述相同，浸泡4-8小时， 放尽酸液，用清水漂流至中性待用。
一般分子量越大，极性越弱，吸附量就越大。
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大孔吸附树脂使用建议操作条件
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大孔吸附树脂产品选用方法
• 大孔吸附树脂按其极性强弱，分为非极性、中极性和极 性三类。 如HPD100,HPD300,HPD700树脂属于非极性树脂，由 苯乙烯和二乙烯苯缩合而成，故又称芳香族吸附树脂，因 具有比较大的孔，适用于大分子物质的吸附，且洗脱性良 好，被吸附物可以容易地被洗脱下来，因此适用范围广泛， 尤以HPD100的应用性最高，在医药食品领域评价很好。 中极性吸附树脂含酯基的吸附树脂，其表面兼有疏水和亲 水两部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非 极性溶液中吸附极性物质,如HPD400， HPD400A,HPD450.极性与强极性树脂是指含酰胺基、氰 基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能基的吸附树脂， 该类树脂最适用于由非极性体系里分离极性物质,如 HPD500,HPD600,HPD800。
生，其方法是在容器内加入高于树脂层10CM的3%-5%盐酸溶液浸 泡2-4小时，然后进行淋洗通柱。继用3-4倍树脂体积同浓度的
盐酸溶液通柱,然后用净水洗至接近中性；再用3%-5%的氢氧化钠溶 液浸泡4小时。最后淋洗通柱,用同浓度的3-4倍树脂体积的氢氧
化钠溶液通柱，最后用净水清洗至PH值为中性,备用。发布时 间:2007-9-7
出液在试管中用水稀释不浑浊时为止。最后用水反复洗涤至乙醇含 量小于1%或无明显乙醇气味后即可用于生产。我厂药用树脂已
经过了深程度处理，一般可直接用于生产。 4) 生产中建议树脂装填高度2米左右，吸附流速4-10米/小时(1-
4BV/小时)。解吸剂可选用乙醇、甲醇、丙酮等。 5) 树脂强化再生方法： 当树脂使用一定周期后,吸附能力降低或受污染严重时需强化再
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• ② 阴树脂的预处理 其预处理方法中的第一步与阳树脂预
处理方法中的第一步相同；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。
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4
• 3) 防止树脂污染 树脂污染有几种情况，一种为原水中
有机物和胶体硅；另一种是重金属污染； 还有一种是树脂本身长期运行中高分子裂 解，造
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• 对有机物浓缩，分离作用是不受无机盐类及强离子、 低分子化合物的干扰。其本身由于范德力或氢键的作用， 具有吸附性，又具有多孔网状结构和很高的比表面积，而 有筛选性能，所以它是一类不同于离子交换树脂的吸附和 筛选性能相结合的分离材料。其化学结构不带或带有不同 极性的功能基。根据树脂的表面性质，可分为非极性、中 极性、极性、强极性四类。非极性吸附树脂是由偶极距很 小的单体聚合制得的不带任何功能基，孔表疏水性较强， 最适于由极性溶剂（如水）中吸附非极性物质。中极性吸 附树脂含酯基的吸附树脂，其表面兼有疏水和亲水两部分， 既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非极性溶液中 吸附极性物质。极性与强极性树脂是指含酰胺基、氰基、 酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能基的吸附树脂，该类 树脂最适用于由非极性体系里分离极性物质。
离子交换树脂应用注意事项
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1
• 1) 贮存运输 ① 应贮存在密封容器内，避免受冷或爆晒。 ② 贮存温度：4℃-40℃之间。
• ③ 树脂贮存期为2年，超过2年复检合格方 可使用。若发现树脂失水，不能直接向树脂中 加水，应先加入适量浓食盐水，使树脂恢复 湿润。
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2
• 2) 预处理 树脂在运行前须按以下步骤，进行预处理。 ① 阳树脂的预处理 阳树脂预处理步骤如下： 首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处
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6
• 大孔吸附树脂是一类不含离子交换基因的交联聚 合物。由于它具有交联立体结构，决定了它不溶 于任何酸、碱、有机溶剂及加热不熔的特点，又 因它的弹性结构，使其具有较高的机械稳定性， 及它的较高交联度而使其产生抗化学性，所以在 较严酷的条件下，大孔吸附树脂比凝胶树脂具有 更高的物理及化学稳定性。其热失重温度266℃。 耐热、辐照性能好，聚苯乙烯型树脂耐热、耐辐 照一般可用于150℃左右，在惰性气相中，短时 间可经受200℃-250℃。
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大孔吸附树脂使用注意事项
• 1) 该树脂含水70%左右，湿态0℃以上保存。严防冬季将球体冻裂。 2) 该树脂物化性能稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，不降解，热
失重温度266℃。 3) 树脂使用前，需根据使用要求，进行程度不同的予处理,是将树
脂内孔残存的惰性溶剂浸除。树脂予处理方法是在提取器内加入 高于树脂层10CM的乙醇浸渍4小时，然后用乙醇淋洗，洗至流