阳离子交换树脂制备资料
阳离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂及沉淀剂用于纯化富集川贝母总生物碱1强酸性强离子交换树脂2.1强酸性阳离子树脂的预处理树脂以去离子水浸泡过夜，并洗至去离子水近无色; 先加入5BV 7%HCl溶液浸泡1h，注意随时搅拌，用去离子水洗至洗出水近中性；后加入8BV 8%NaOH溶液浸泡1h，随时搅拌，用去离子水洗至洗出水近中性；最后加入5BV 7%HCl溶液浸泡2h，使阳离子树脂转化成H型，并用去离子水洗至洗出水近中性，即可装柱。
1.2药材的预处理取20g伊贝母，打粉过80目筛，用25ml氨水浸润2h后，用80%乙醇常压回流提取4h，减压蒸干。
将得到的伊贝母浸膏用50ml去离子水溶解，滴加HCl至pH3.0,用50ml石油醚脱脂3次，加入氨水至pH10.0，最后用50ml氯仿萃取，直至氯仿萃取液检测不到生物碱为止，合并氯仿萃取液，依据2010版《药典》川贝母项下生物碱含量测定方法测定20g伊贝母中生物碱含量。
最后将氯仿萃取液减压蒸干。
1.3强酸性阳离子树脂的选择贝母中生物碱主要为叔胺类生物碱，碱性较弱，故选用强酸性阳离子交换树脂用于纯化富集生物碱。
由于贝母中生物碱分子量集中在400-450，且空间结构较大，那么阳离子交换树脂的交联度对纯化富集效果具有显著影响：交联度大，交换容量大，但交联网孔小，不利于大离子的进入；交联度小，交换容量小，但交联网孔大，在树脂中离子易于扩散和交换。
因而选用下列强酸性阳离子交换树脂（表1）表1 不同离子交换树脂的主要特征将15g处理好的阳离子交换树脂装入（1.5×30cm）玻璃柱中，向处理过的药材样品加入100ml 去离子水，用盐酸调pH至3.0，使药材-药液（1∶5），加入到不同型号的阳离子交换树脂中，流速为2BV/h，收集流出液，测定流出液中生物碱含量，计算渗漏率。
1.4上样药液浓度的选择将15g处理好的阳离子交换树脂装入（1.5×30cm）玻璃柱中，向处理过的药材样品中加入适量去离子水，调节pH3.0，使药材-药液分别达到1∶3，1∶5，1∶7。
阳离子交换树脂
5.溶剂的影响 通常在水中进行交换，亦可采用含水的 极性溶剂。但在极性小的溶剂中难以进 行交换或不进行交换，而且选择性也减 少或消失。
离子交换平衡的理论和动力学
离子交换反应发生在固、液两相之间，反应速度 一般较慢，所以反应速率对分离情况影响很大。 当溶液中的A离子与树脂上的B离子发生交换反应时， 整个过程可分为如下几部： （ 1) 离子 A 到达树脂表面。溶液的搅拌或在树脂柱中 的流动有利于这个过程。但由于树脂表面总有一层溶 液的薄膜，A必须在此膜内扩散并透过。此膜厚度与搅 拌强度有关，一般为10-2—10-3cm。 （2) 离子A在树脂内扩散到交换位置。 （3）A和B在交换位置上发生交换反应。 （4 反应后释放出的B从交换位置扩散到树脂表面。 （5 )离子B从树脂表面通过液膜扩散到溶液中.
2.对交换离子的选择性
离子交换剂对交换化合物来说，主要取决于化 合物的解离离子的电荷，半径及酸碱性的强弱。 解离常数大，酸碱性置换容易，但洗脱相对较 难。解离离子价数越高，电荷愈大，则它的吸 附性愈强，愈易交换在树脂上。碱金属，碱土 金属及稀土元素还与它们的原子序数有关，前 者原子序数大的则交换吸附就强，稀土元素的 原子序数小，其交换吸附强。 3.被交换物质在溶液中的浓度 欲交换分离的化合物，离子交换操作通常是在 水溶液或含有水的极性溶剂中进行，这样有利 于解离与交换。浓度低的溶液对离子交换剂的 选择性大。
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离子交换树脂的制备方法
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。
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
阳离子交换树脂实验报告
阳离子交换树脂实验报告一、实验目得∶1、熟悉悬浮共聚合的方法及特点。
2、通过对共聚物的磺化反应，了解高分子反应得一般规律。
3、掌握离子交换树脂的净化方法与交换当量的测定。
二、实验背景2、1 离子交换树脂基础介绍离子交换树脂得全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。
孔隙结构分凝胶型与大孔型两种，凡具有物理孔结构得称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。
分类属酸性得应在名称前加“阳”，分类属碱性得，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与丙烯酸系树脂。
树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质与类别。
首先区分为阳离子树脂与阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中得阳离子与阴离子进行离子交换。
阳离子树脂又分为强酸性与弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性与弱碱性两类（或再分出中强酸与中强碱性类）。
离子交换树脂的命名方式∶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得分类，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。
2、2 离子交换树脂的种类（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S03一，能吸附结合溶液中得其他阳离子。
这两个反应使树脂中得H+与溶液中得阳离子互相交换。
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与产生离子交换作用。
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就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RC00—（R为碳氢基团），能与溶液中得其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。
001X7阳离子交换树脂
NaCl(8～10％)体积：树脂体积=1.5～2.1
HC1(4～5％)体积：树脂体积=2～3:1
8．再生液流速：4～6米/小时
9．再生接触时间：30～60分钟
10．正洗流速：10～20米/小时
11．正洗时间：约30分钟
12．运行流速：10～45米/小时
二、执行标准：GB13659-92 DL519-93、SH 2605.01-97
三、理化性能指标：
指标名称
001×7
001×7FC
球状颗粒
出厂型式
钠型
含水量％
40-50
质量全交换容量mmo1/g
≥4.50
体积交换容量mmo1/ml
≥1.90
≥1.80
湿视密度g/ml
0.77-0.87
001X7阳离子交换树脂
一、产品简介：
本产品是在交联为7％的苯乙烯·二乙烯共聚体上带有磺酸基(-SO3H)的阳离子交换树脂。主要用于硬水软化和纯水制备，也用于湿法冶金、制糖、制药、味精行业，以及作为催化剂和脱水剂。
本产品树脂系列包含三个品种，其中001×7为通用性产品：001×7FC适用于双层床、双室床、浮动床系统：001×7MB适用于混床系统。
≤1.40
磨后圆球率％
≥90
渗磨圆球率%
≥60 DL519-2004
四、使用时参考指标：
1．PH范围：1～14
2．最高使用温度：氢型≤100℃；钠型≤120℃
3．转型膨胀率％：(Na+→H+)≤10
4．工作交换容量：≥1000mmol/l (湿)
5．工业用树脂层高度：1.0～3.0m
6．再生液浓度：NCCl：8～10％HCl：4～5％
实验十四 阳离子交换树脂的制备
实验十四 阳离子交换树脂的制备前言离子交换树脂是一种聚合物链上含有可电离侧基的高聚物，根据其从聚合物链电离出的离子的电荷，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂一般是由苯乙烯和二乙烯苯共聚而得到的交联聚合物，经侧基的苯环的磺化反应得到，一般呈体形网状结构，在溶剂中只能溶胀不能溶解，而高聚物上的可电离基团苯磺酸基能和溶液中的阳离子发生离子交换反应。
实验目的利用大学三年级高分子化学基础实验课程中苯乙烯悬浮聚合所制备的聚苯乙烯粒子进行非均相磺化反应，得到聚乙烯基苯磺酸，也即阳离子交换树脂。
掌握对芳香类聚合物进行非均相磺化反应的原理、方法与步骤；掌握阳离子交换树脂交换当量测定的原理、方法和步骤。
实验原理本实验采用悬浮聚合法先制备苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物，后采用高分子基团反应，在苯环上引入磺酸基团，所得交联聚乙烯基苯磺酸即为阳离子交换树脂。
利用傅立叶变换红外光谱仪测定其磺化前后的化学结构，并测定所得阳离子交换树脂的交换当量。
由两种或两种以上单体参与的聚合称为共聚合，得到的聚合物称为共聚物。
苯乙烯和二乙烯苯通过自由基引发可以形成无规共聚物，而且由于二乙烯苯含有两个乙烯基团，能够形成两个活性中心，或接纳二个其它自由基活性中心而形成交联点，从而形成交联聚合物。
如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH CH2CHCH CH CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCH.R.2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHR其中R.为增长自由基。
所得聚合物为交联结构，在溶剂中不能溶解，只能溶胀。
由于形成的聚合物含有苯环。
所以可以用磺化试剂制取芳香族磺酸，一般的磺化试剂有浓硫酸、发烟硫酸、液体三氧化硫和氯磺酸等，如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCHR24CH2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHRSO3HSO3HSO3HSO3H所形成的芳香族磺酸有较强的酸性，可用作酸性催化剂，并能与溶液中的离子起交换反应：MSO3-H+Na +Cl -+SO 3-Na+M +HCl其中M 为树脂母体。
阳离子交换树脂
型号规格
型号规格
001×1强酸性苯乙烯系阳 离子交换树脂 (a)≥4.5 (b)≥0.4 (美)Amberlite IR-116 (美)Dowex 50×1抗菌素提炼，医药化工等。 001×2强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 (a)≥4.5 (b)≥0.6 (美)Dowex 5×2抗菌素提炼，医药化工等。 001×3强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 (a)≥4.5 (b)≥1.0 (日)Diaion SK-103抗菌素提炼，医药化工等。 001×4强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 (a)≥4.5 (b)≥1.3 (美)Amberlite IR-118高纯水制备及抗菌素提炼等。 001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 (a)≥4.
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。
3、离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚合物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质， 当树脂与水、酸、碱或其他溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量，因此，新树脂在使用前必须 进行预处理，一般先用水使树脂充分膨胀，然后，对其中的无机杂质（主要是铁的化合物）可用4-5%的稀盐酸除 去，有机杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去，洗到近中性即可。如在医药制备中使用，须用乙醇浸泡处理。
注意事项
注意事项
1、离子交换树脂含有一定水分，不宜露天存放，储运过程中应保持湿润，以免风干脱水，使树脂破碎，如 贮存过程中树脂脱水了，应先用浓食盐水（10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放入水中，以免树脂急剧膨胀而 破碎。
苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂-济南大学化学化工学院
CH2
CH
CH2
CH
. CH
CH2
CH2
CH
SO3H
SO3H
SO3H
为了改进离子交换树脂的耐热性，人们合成下述结构 的树脂
R OH Cu2Cl2 O2 CH3 R
(
CH3
O )n
Cl2
R
(
O n CH3 Cl
)
接上功能基团
问：为何此类树脂耐热性高？
四、离子交换树脂的应用： （一）水处理
问：此反应的机理。
缩合体系强酸性阳离子交换树脂
OH H 2 SO 4 OH HCHO SO 3H OH OH SO 3H
CH2 SO 3H
ONa Na 2 SO 4 HCHO
ONa CH2
ONa CH2 SO 3 Na
（二）弱酸性阳离子交换树脂
此类大部分以—COOH为功能基，此外还有
O O AsO3H OH P OH OH As OH
OCH 3
CH2 HCHO CH3O CH3O CH2 + P OCH3 CH3
实例 强碱基树脂的制备
在三口瓶中加入15g氯甲基化的聚苯乙烯树脂, 用100mL二甲基甲酰胺(DMF)溶胀,然后加入2.2倍量 的三甲胺,于40～45℃搅拌反应10 h,过滤后用大量 水洗至中性,然后用1mol/L的盐酸洗涤,水洗至中性, 再用1mol/L的NaOH溶液洗至无Cl-,最后用水洗至流 出的水酚酞不变色。
2、阴离子交换树脂
〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系） 交换基： + N X P+ X 季胺 叔胺 N R
R
〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系） 交换基：氨基—NH2
阳离子交换树脂的制备
二、实验原理
离子交换树脂是球型小颗粒，这样的形状使离子 交换树脂的应用十分方便。按功能基分类，离子 交换树脂又分为阳离子交换树脂和阴离子交换树 脂。当把阳离子基团固定在树脂骨架上，可进行 交换的部分为阳离子时，称为阳离子交换树脂， 反之为阴离子交换树脂。所以树脂的定义是根据 可交换部分确定的。不带功能基的大孔树脂，称 为吸附树脂。
二、实验原理
阳离子树脂用酸处理后，得到的都是酸型， 根据酸的强弱，又可分为强酸型及弱酸型 树脂。一般把磺酸型树脂称为强酸型，羧 酸型树脂称为弱酸型，磷酸型树脂介于这 两种树脂之间。交换过的树脂分别用强酸 或强碱处理后可以再生使用。
二、实验原理
采用悬浮聚合法制备出苯乙烯-二乙烯基苯 交联聚合物的珠粒，然后使用浓硫酸进行 磺化反应，从而生成强酸型阳离子交换树 脂。为了使珠粒能够均匀磺化，在磺化前 使用二氯乙烷充分溶胀珠粒。制备的是凝 胶型磺酸树脂。
阳离子交换树脂的制备
一、实验目的
1. 通过苯乙烯和二乙烯苯共聚物的磺化 反应，了解制备功能高分子的一个方法。 2. 掌握离子交换树脂体积交换量的测定 方法。
二、实验原理
离子交换树脂是一种带有离子基团的交联 聚合物，这些离子基团可与溶液中的离子 进行交换反应，在水处理、贵金属的回收 与提纯、原子能工业、催化化学反应、海 洋资源、化学工业、食品加工、分析检测、 环境保护等方面得到广泛的应用。
五、注意事项
由于是强酸，操作中要防止酸被溅出。学 生可准备一空烧杯，把树脂倒入烧杯内， 再把硫酸倒进盛树脂的烧杯中，可以防止 酸被用蒸 馏水洗涤，为什么?
四、实验步骤
1. 在250mL装有搅拌器、回流冷凝管的三口瓶中，加入 10g自制的交联聚苯乙烯和60mL二氯乙烷， 缓慢搅拌下在60 ℃ 使微粒充分溶胀0.5 h。 2. 反应体系升温至70℃，用滴液漏斗逐滴加入浓硫酸 100mL，需30min-40min。加入完毕，升温至80℃继续反 应2-3h。 3. 用布氏漏斗过滤，磺化产物倒入400 mL烧杯中，用冷 水浴冷却，加入30％硫酸，在搅拌下逐滴滴加蒸馏水(150 mL-200 mL)进行稀释，温度不要超过35℃。 4. 放置0.5 h以便珠子内部酸度达到平衡，再加入水稀释， 过滤，用20 mL丙酮洗涤两次以除去二氯乙烷，最后用水 洗涤到滤液为中性，干燥、称重。
强酸型阳离子交换树脂的制备
3. 开动搅拌控制转速，用取样管吸出部分油珠放 在表面皿上观察油珠大小。升温至80~85 ℃ 维持2小时，再升温至95℃并保温3小时。
4. 反应结束后，倾出上层液体，用热水将珠体洗 涤几次，再用冷水洗几次，然后将小球倒入尼 龙布袋中，将水甩干后，把树脂置于瓷盘中自 然晾干，用30目－70目标准筛，过筛后称重， 计算合格率。
实验 强酸型阳离子交换树脂的制备
实验目的
1. 熟悉悬浮聚合方法。 2. 了解制备功能高分子的方法。
实验原理
离子交换树脂是具有体形网状结构的高分子， 它在溶剂中不能溶解，但能与溶液中的离子起交换 反应。阳离子交换树脂可与溶液中的阳离子交换：
R-SO3-H++Na+Cl- R-SO3-Na++H+Cl-，式中 R代表树脂母体，最常见的树脂母体是苯乙烯和二 乙烯苯的共聚物。
白球
（二）白球磺化 1. 将20g白球放入装有搅拌和回流冷凝管的250ml三颈
瓶中，加入20ml二氯乙烷溶胀10分钟后加入100ml浓 硫酸（93％），开动搅拌慢速转动。 2. 升温至70℃，保温1小时；30分钟内升温至80~85℃， 保温3小时；30分钟内升温至110 ℃,保温1小时，同时 蒸出二氯乙烷。
（一）白球制备
1. 在250ml三颈瓶内，隔夜预先加入150ml蒸馏水 和0.3g羟乙基纤维素浸泡。次日开动搅拌并升温 至50℃使羟乙基纤维素完全溶解。
实验装置图
2. 滴加几滴0.1％亚甲基兰水溶液使水相呈明显兰 色即可。停止搅拌，加入预先混合好的41g苯乙 烯、9g二乙烯苯（含量一般为40％）和0.5g过氧 化苯甲酰溶液。
实验思考题
1. 计算本实验所制备的白球的交联度。 2. 欲制得的白球合格率高，实验中应注意哪些
阳离子交换树脂
一、氢型阳离子交换树脂是什么?氢型阳离子交换树脂（有时简称「氢型树脂」）是一种人造有机聚合物产品。
最常用的原料是：苯乙烯或丙烯酸（酯），先经过聚合反应生成具有三度空间立体网状结构的聚合物骨架（树脂母体），再于骨架上导入不同的「化学活性基」而成。
由于它的活性基，如磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等，都含有活性氢离子，可在水中解离出来，用于与其它阳离子进行交换，所以特别在阳离子树脂名称之前再冠上「氢型」两字，以与同一系统的「钠型」种类有所区别。
不过「钠型」可以利用强酸处理成为「氢型」，「氢型」也可以用「氢氧化钠」溶液处理成为「钠型」，即两型树脂实际上可以互相转换。
氢型阳离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。
和其它离子交换树脂一般，常被制成颗粒状，外观看起来有些像鱼卵，粒径大约在0.3 ~ 1.2 mm之间，但大部分在0.4 ~ 0.6 mm范围内。
化学性质相当安定，摸起来硬而有弹性，机械强度也足够承受相当压力，颜色由白色至近乎黑色都有，颜色浅时呈透明状，深时呈半透明状，都有光鲜亮丽的树脂光泽。
氢型阳离子交换树脂最常应用的地方，就是硬水的软化，即让硬水流过树脂层，把硬水中的「硬度离子」，如钙、镁等离子吸收在树脂中，就变成不带硬度离子的软水了，这也是阳离子交换树脂最初被制造的主要目的，但它在工业上应用没有「钠型」来的多，因为在软化过程中，它会直接释出氢离子，使水质呈酸性，可能会因此腐蚀相关金属设备。
依需要的不同，它也可以应用到水质预处理工艺中，用作软化水质及降低pH值之用。
二、种类树脂主要性质和类别之差异，在于它们的化学活性基种类之不同，因此氢型阳离子交换树脂可依活性基（一种官能基）种类不同，分成两种：强酸性阳离子交换树脂（strong- acid anion exchange resin）和弱酸性阳离子交换树脂（weak - acid anion exchange resin）。
强酸性阳离子交换树脂系因它的活性氢离子在水中很容易解离而得名，其骨架均为聚苯乙烯系统，主要产品是「磺酸型」强酸性阳离易解离而得名，骨架均为聚丙烯酸系统，主要产品是「羧酸型」弱酸性阳离子交换树脂，通常颜色较?白色或淡黄色球状子交换树脂，通常颜色较深，棕黄色至综色球状颗粒，以综色最常见；反之，弱酸性阳离子交换树脂则是因它的活性氢离子在水中比较不容颗粒，以淡黄色最常见。
国标阳离子交换树脂的基本组成与交换容量
国标阳离子交换树脂的基本组成与交换容量国标阳离子交换树脂的基本组成与交换容量产品名称:001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂详细信息:二、国外应牌号美国：Amberlite IR120; Dowex 50X8; 德国：Lewatit S100;日本：Diaion SK1B三、执行标准GB1365992 DL51993 SH2605.011997 Q/JH1052023四、理化性能名称001×7H/Na001×7FC H/Na001×7MB H/Na全交换容量mmol/g≥5.00/4.504.90/4.40体积交换容量mmol/ml≥1.75/1.901.70/1.80含水量5156/4550湿视密度g/ml0.730.83/0.770.87湿真密度g/ml`!(¼52 ng$enp2052 粒度(0.3151.25mm)≥95(0.451.25mm)≥95(0.711.25mm)≥95(〈0.315mm)≤1(〈0.45mm)≤1(0.71mm)≤1有效粒径mm0.400.60≥0.050.750.95均一系数≤1.601.40磨后圆球率≥90外形金黄至棕褐色球状颗粒金黄至棕褐色球状颗粒金黄至棕褐色球状颗粒出厂型式NaNaNa用途通用浮动床混床出厂型式：Na型外观：金黄至棕褐色球状颗粒。
五、指标：1．PH范围：1142．使用温度：氢型≤100℃，钠型≤120℃。
3．转型膨胀率：（Na+→H+）8104．树脂层高度：1.5m以上。
5．再生液浓度 NaCl:810,HCl:45.6．再生液用量：NaCl（810）体积：树脂体积=1.52:1.HCl(45)体积：树脂体积=23:1.7．再生液流速： 58 m/h.8．再生接触时间： 4560 min.9．正洗流速： 1020 m/h10．正洗时间：约30 min11．运行流速： 1530 m/h12．交换容量：≥1000mol/m3六、主要用途用于水的处理（包括硬水软化、高压炉水、无离子水、注射水、海水淡化等），废水中贵金属的回收，抗生素的提纯，代替人体内肾脏的作用。
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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。
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－)，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苯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。
1.3基体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。
阳离子交换树脂树脂的交联度，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。
1.4物理结构离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。
1.4.1凝胶型树脂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。
它在吸附时润胀，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。
1.4.2大孔型树脂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。
1.5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。
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。
1.5.1总交换容量总交换容量，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。
1.5.2工作交换容量工作交换容量，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。
1.5.3再生交换容量再生交换容量，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。
1.6选择性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+ > Ba2+ > Pb2+ > Sr2+ > Ca2+ >Ni2+ > Cd2+ > Cu2+ > Co2+ >Zn2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+ > H+1.7原理1.7.1离子交换树脂的原理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。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）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。
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。
1.7.2苯乙烯悬浮聚合原理苯乙烯悬浮聚合可在80~85℃下进行，聚乙烯醇做分散剂。
为了提高聚合速率，也可在120℃下进行，只是聚合釜内要充氮气加压，防止水沸腾；选用半衰期适当的过氧类引发剂引发和热引发同时进行，以缩短聚合时间；分散剂则改用磷酸钙、碳酸镁等无机粉末，也可以添加苯乙烯-马来酸酐交替共聚物有几分散剂复合使用。
聚合后期，升高温度再熟化一定时间，使充分聚合。
【1】1.8应用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂主要用于硬水软化、脱盐水、纯水与高纯水制备、湿法冶金、稀有元素分离、抗生素提取等。