离子交换树脂
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
问：此反应的机理。
❖ 缩合体系强酸性阳离子交换树脂
OH H 2 SO4
OH HCHO
SO3H
OH
OH
பைடு நூலகம்
CH2
SO3H
SO3H
ONa
Na 2 SO4 HCHO
ONa
ONa
CH 2
CH2SO 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 P OH
OH
AsO3H
O As OH
将配好的30%硫酸缓慢加入上述反应釜中,进行转型,并检查转型液的 pH值,保持pH=1时1h。滤掉酸液,水洗至pH值为7左右即得成品。
❖ （三）强碱性阴离子交换树脂
R
主要是以 N R+OH 作为离子交换基因的树脂
R
R N R+OH
R
+ NaCl
R N R+Cl
R
+ NaOH
❖ 将苯乙烯与DVB的球状共聚物，以AlCl3， SnCl4，ZnCl2等Lewis酸作催化剂，用氯甲醚 （ClCH2OCH3）进行氯甲基化，将此氯甲基 化的体型聚合物与第三胺（NR3）反应得到强 酸性离子交换树脂。
CH2 CH
CH2 N+(CH3)3
N(CH3)3 CH2 CH
CH2 CH CH2N+(C2H4OH)3
N(C2H4OH)3
NH3 +NH2C2H5 CH2 CH
CH2 N
CH2 Cl N
CH2 CH
N+ CH2 CH
CH2 N
CH2 N +
CH3O P
CH3O
CH3O OCH3
(CH3)2SO4 CH3O
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干) 湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml) 粒度(0.3151.25mm)
指标 54-62 ≥4.0 0.66-0.73 1.04-1.08 ≥95
主要用于纯水及高纯水制备、糖液脱色、生化制品，放射性元素的提炼。
大孔弱碱性丙烯酸系阴离子
出厂形式：钠型
❖ 2．离子交换树脂评价指标：
❖ 机械强度----好 ❖ 交换容量----适当 ❖ 交换速度----快 ❖ 再生速率----快
❖ （1） 机械强度：
❖ 应有良好的机械强度，以免在装柱使用过程 中，树脂颗粒破碎，结构破坏。
❖ 其机械强度是由高分子骨架的化学结构和交 联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定 的
OH
具有—COOH基的弱酸性离子交换树脂几乎都 是水解丙烯酸脂，或甲基丙烯酸能与DVB的共 聚物而得，之所以使用是因为丙烯酸和甲基丙 烯酸是水溶性的
CH2 CH CH2 CH
+ COOR
CH2 CH
BPO
CH2 CH CH2 CH COOR
CH2 CH
水解
CH CH CC
CH2 CH
+
BPO
OOO
出厂形式：氢型
弱酸性酚醛系阳离子交换树脂
指标名称
交换当量 mmol/g 水份 % 膨胀率% 湿视密度g/ml 粒度%(0.3151.25)mm 机械强度%
指标 ≥4.0 60-80 ≤55.2 1.05-1.15
≥95
≥95
主要用于链霉素、土霉素、四环素 等抗生素的脱色，氨基酸和糖类的 脱色及提纯，维生素B12蛋白酶的 回收
❖ 苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂
CH2 CH + CH2 CH
CH2 CH DVB
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2 CH CH2 CH
SO3H CH2 CH
SO3H
H 2 SO4 HSO3 Cl
SO3
❖ 实例：
将1克过氧化二苯甲酰（BPO）在冷时溶解于80克苯乙烯， 20克对二乙烯苯(DVB)中，在搅拌下加至含有悬浮剂（用 聚乙烯醇等时的浓度为0.01-0.5%；用碳酸钙、硅酸镁等 无机悬浮剂时的浓度为0.1-2.0%）的500ml去离子水中， 使之分散为所要的粒度，这时一旦分散成小粒子再也不会 变大，因此搅拌时，要注意，将在80℃下搅拌加热5-10小 时，所得球状聚合物过滤，水洗后，在100-125℃下干燥。
用于：硬水软化、脱盐水、纯 水制备、稀有元素分离、分离 和提取氨基酸制糖、制药可作 为催化剂和脱水剂
❖ 2、阴离子交换树脂
❖ 〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系）
交换基：
季胺N+X
P+ X
叔胺 N R
R
❖ 〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系） 交换基：氨基—NH2
.主要性能指标：
D201大孔强碱性阴离子
出厂形式：氯型
❖ 以三甲胺化的酸性最强，再生稍困难，以二 甲基乙醇胺（CH3）2NC2H4OH等在N—烷基 上引入醇基的胺进行季胺化则酸性多少有所 减弱。
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2 CH CH2 CH
ClCH2OCH3 ZnCl2
CH2 CH
CH2Cl
N（CH3）3
CH2 CH CH2N+(CH3 )2C2H4O H N(CH3)2C2H4OH
或R－SO3 － + Na+
RSO3Na + HCl
RSO3Na
❖ b.用酸再生：
❖ RSO3Na + HCl
RSO3H + NaCl
❖ 即 H+
Na+
❖
❖ 阴离子交换树脂：
❖ RO－H－N+（CH3）3OH－
RN（CH3）3+ +
❖ R3C－l N+（NCaOHH3）3OH + NaCl
R－N（CH3）
弱碱性环氧系阴离子树脂
出厂形式：游离胺型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
指标 60-70 ≥9.0 0.65-0.80
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
1.03-1.12 ≥95
主要用于水处理中除去Cl-、 SO4-等离子，柠檬酸、链霉素、 苹果酸、氨基酸等精制中除去 无机酸，提取有机酸和脱色， 并可回收铜、银离子。
❖ 大孔树脂比小孔树脂容量大。
❖ 树脂组成中，引入较多的官能团，以提高其交换 容量。
（3） 再生： ❖ 再生是使用过程中的一个重要步骤，是评价
离子交换树脂的一个重要指标。
❖ 再生容易好，再生速率快好。
❖ 离子交换树脂的交换过程和再生过程是可逆 反应。
❖ 阳离子交换树脂：
a.用盐再生：
RSO3H + Na+Cl-
（四）弱酸性阴离子交换树脂
CH2
CH CH2 CH C O 150℃～180℃ ，反应6小时 OC2H5 H2NCH2CH2CH2N(CH3)2
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH CO
HNCH2CH2CH2N(CH3)2
CH2 CH
（五）特殊离子交换树脂
1. 螯合树脂是具有下列结构，能形成螯合结 构的树脂，与前面提到的离子交换树脂的离 子键不同，是以螯合键按下图吸附金属离子， 而又有对特定的金属离子具有高选择性的突 出优点。
P+ CH3
OCH3
CH3O CH3O
CH3O
P
OCH3 (CH3)2SO4 CH3O
+
OCH3
P
CH3
HCHO
CH2 CH3O CH3O
CH2
+
OCH3
P
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。
❖ 〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系）
❖
交换基：羧基—COOH或酚基—OH
出厂形式：钠型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
指标 45-53 ≥4.5 0.77-0.87 1.25-1.29 ≥95
001×7苯乙烯系强酸性离子交换树脂
CH2 CH
CH CH CH2 CH CC OOO
CH2 CH
水解
CH CH CH2 CH
OC CO
OH OH CH2 CH
CH2 CH CN
CH2 CH
+
BPO
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH CN
水解
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH COOH
CH2 CH
D111 弱酸性阳离子交换树脂的制备
指标名称
指标
含水量%
全交换容量 (mmol/g干)
60-65 ≥7.0
湿视密度 (g/ml) 0.65-0.75
湿真密度 (g/ml) 1.06-1.10
粒度(0.3151.25mm)
≥95
主要用于药物提取，苦咸水 净化处理，糖液除酸脱色, 金属提取等
（二）根据高分子基体（即骨架）分： ❖ 苯乙烯体系树脂 ❖ 丙烯酸—甲基丙烯酸酯体系树脂 ❖ 苯酚—间苯二胺体系树脂 ❖ 环氧氯丙烷体系树脂 （三）特殊的离子交换树脂 按性能分: ❖ 1、螯合树脂 ❖ 2、两性离子交换树脂 ❖ 3、耐热性离子交换树脂 ❖ 4、氧化还原树脂
N CH2COO CH2COO
❖ 再 N（生C：HR3）－3NO（HC+H3N）a3CCll + NaOH
R－
❖ 即： OH－
Cl－
备离 子 交 换 设
三．离子交换树脂的合成
（一） 强酸性阳离子交换树脂 ❖ 以-SO3H基作离子交换基因的离子交换树脂
❖ 目前所有制品都是苯乙烯体系的树脂。
R SO3H + NaCl H型
RSO3 Na + HCl Na型
1 悬浮聚合 在1m3反应釜中将水和分散剂混合配好水相。将丙烯酸甲酯、二乙烯
苯(46.8%)、200号汽油、苯乙烯、过氧化苯甲酰共126kg混合均匀,配成 油相。在50℃将油相抽入反应釜中。搅拌升温,在65℃±1℃反应4h,定型 后在80±1℃维持2h,95±1℃保温1h,然后水洗、烘干、筛分、收集 0.25～0.6mm白球备用。 2 萃取
❖ 一、定义和分类
离子交换树脂是由交联结构的高分子骨 架与能离解的基团两个基本组分所构成的 不溶性、多孔的、固体高分子电解质。
❖ 功能：它能在液相中与带相同电荷的离子 进行交换反应，此交换反应是可逆的，即 可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有 状态，可供再次利用（再生）。
SO3H + NaCl
SO3Na + HCl
❖ 二、离子交换作用
❖ 1. 离子交换的机理
R SO3-H+ + Na+Cl-
机理：化学吸附
R SO3-Na+ + H+Cl-
历程： 与液固相反应的历程类似，
①溶液内离子扩散至树脂表面，
②由表面扩散到树脂内部，
③离子交换，
④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，
⑤被交换的离子再扩散至溶液中，
控制步骤为内扩散。
在1.5m3提取釜中投入白球300kg,用乙酸乙酯700kg萃取,搅拌升温至 50℃维持30min,过滤,萃取液放入1m3的蒸馏釜中进行蒸馏,收集76～ 80℃的馏份,进行第二次萃取、蒸馏,如此循环进行,直至检查提取液中油 痕很少为止。水洗放料、烘干、筛分,取0.25～0.6 mm的白球备用。 3 水解、转型 在1.5m3不锈钢反应釜中投入上述提取后白球250kg、20%的液碱0.6 m3,搅拌升温于40±1 ℃保持1h,70±1℃维持2 h,80±1℃保温2h,升温到 95℃保温至蒸出甲醇很少为止,滤掉碱液,水洗至pH=8～9为止。
问：此反应为何种聚合?
PVA，碳酸钙有何作用?
产品是什么结构，水洗有什么作用？
❖ 将100克干燥球状聚合物放于能溶解苯乙烯聚合物的 四氯乙烷或甲苯、四氯呋喃等溶剂中溶胀，与500克 98%硫酸，一起在95-100℃下加热磺化5-10小时，反 应完成后冷却，过剩的硫酸用水慢慢稀释，或用逐次 降低浓度的硫酸洗涤，最后再用水洗涤除去硫酸，用 NaOH处理使成Na型，当有溶胀试剂的气味时可以水 蒸馏除去，然后再水洗，筛分后就得成品。
❖ 一般说：加大交联度、减小粒度，机械强度 提高
（2） 交换容量： ❖ 交换容量是表示树脂交换能力大小的量，
常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。 ❖ 用途不同，对交换容量要求也不同。
如：用于软化水的树脂，交换容量则以高为好； 而用作催化剂的树脂，交换容量则不宜过高。
❖ 一般说：加大交联度提高了机械强度，同时降低 了交换容量，甚至可失去交换能力。
❖ 离子交换树脂已广泛应用工业、农业、 医药、试剂和有机反应的催化剂和元素 的提纯富集等各个领域中。
❖ 有多种分类方法：
（一）根据离解的基团的性质，可分为 ：
❖ 1、阳离子交换树脂
❖ 〈1〉强酸性（聚苯乙烯系），
❖
交换基：磺酸 －SO3H
❖ 〈2〉中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：—P=O(OH)2
第二章、离子交换树脂
一、定义和分类 二、离子交换作用 三、合成方法 四、应用
思考题：
❖ 1.什么是离子交换树脂？ ❖ 2.举例说明离子交换树脂的类型。 ❖ 3.写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂
的合成路线。 ❖ 4.说明离子交换树脂的离子交换机理。 ❖ 5.评价离子交换树脂的性能指标有哪些？ ❖ 6. 说明离子交换树脂的用途。
❖ 缩合体系强酸性阳离子交换树脂
OH H 2 SO4
OH HCHO
SO3H
OH
OH
பைடு நூலகம்
CH2
SO3H
SO3H
ONa
Na 2 SO4 HCHO
ONa
ONa
CH 2
CH2SO 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 P OH
OH
AsO3H
O As OH
将配好的30%硫酸缓慢加入上述反应釜中,进行转型,并检查转型液的 pH值,保持pH=1时1h。滤掉酸液,水洗至pH值为7左右即得成品。
❖ （三）强碱性阴离子交换树脂
R
主要是以 N R+OH 作为离子交换基因的树脂
R
R N R+OH
R
+ NaCl
R N R+Cl
R
+ NaOH
❖ 将苯乙烯与DVB的球状共聚物，以AlCl3， SnCl4，ZnCl2等Lewis酸作催化剂，用氯甲醚 （ClCH2OCH3）进行氯甲基化，将此氯甲基 化的体型聚合物与第三胺（NR3）反应得到强 酸性离子交换树脂。
CH2 CH
CH2 N+(CH3)3
N(CH3)3 CH2 CH
CH2 CH CH2N+(C2H4OH)3
N(C2H4OH)3
NH3 +NH2C2H5 CH2 CH
CH2 N
CH2 Cl N
CH2 CH
N+ CH2 CH
CH2 N
CH2 N +
CH3O P
CH3O
CH3O OCH3
(CH3)2SO4 CH3O
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干) 湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml) 粒度(0.3151.25mm)
指标 54-62 ≥4.0 0.66-0.73 1.04-1.08 ≥95
主要用于纯水及高纯水制备、糖液脱色、生化制品，放射性元素的提炼。
大孔弱碱性丙烯酸系阴离子
出厂形式：钠型
❖ 2．离子交换树脂评价指标：
❖ 机械强度----好 ❖ 交换容量----适当 ❖ 交换速度----快 ❖ 再生速率----快
❖ （1） 机械强度：
❖ 应有良好的机械强度，以免在装柱使用过程 中，树脂颗粒破碎，结构破坏。
❖ 其机械强度是由高分子骨架的化学结构和交 联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定 的
OH
具有—COOH基的弱酸性离子交换树脂几乎都 是水解丙烯酸脂，或甲基丙烯酸能与DVB的共 聚物而得，之所以使用是因为丙烯酸和甲基丙 烯酸是水溶性的
CH2 CH CH2 CH
+ COOR
CH2 CH
BPO
CH2 CH CH2 CH COOR
CH2 CH
水解
CH CH CC
CH2 CH
+
BPO
OOO
出厂形式：氢型
弱酸性酚醛系阳离子交换树脂
指标名称
交换当量 mmol/g 水份 % 膨胀率% 湿视密度g/ml 粒度%(0.3151.25)mm 机械强度%
指标 ≥4.0 60-80 ≤55.2 1.05-1.15
≥95
≥95
主要用于链霉素、土霉素、四环素 等抗生素的脱色，氨基酸和糖类的 脱色及提纯，维生素B12蛋白酶的 回收
❖ 苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂
CH2 CH + CH2 CH
CH2 CH DVB
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2 CH CH2 CH
SO3H CH2 CH
SO3H
H 2 SO4 HSO3 Cl
SO3
❖ 实例：
将1克过氧化二苯甲酰（BPO）在冷时溶解于80克苯乙烯， 20克对二乙烯苯(DVB)中，在搅拌下加至含有悬浮剂（用 聚乙烯醇等时的浓度为0.01-0.5%；用碳酸钙、硅酸镁等 无机悬浮剂时的浓度为0.1-2.0%）的500ml去离子水中， 使之分散为所要的粒度，这时一旦分散成小粒子再也不会 变大，因此搅拌时，要注意，将在80℃下搅拌加热5-10小 时，所得球状聚合物过滤，水洗后，在100-125℃下干燥。
用于：硬水软化、脱盐水、纯 水制备、稀有元素分离、分离 和提取氨基酸制糖、制药可作 为催化剂和脱水剂
❖ 2、阴离子交换树脂
❖ 〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系）
交换基：
季胺N+X
P+ X
叔胺 N R
R
❖ 〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系） 交换基：氨基—NH2
.主要性能指标：
D201大孔强碱性阴离子
出厂形式：氯型
❖ 以三甲胺化的酸性最强，再生稍困难，以二 甲基乙醇胺（CH3）2NC2H4OH等在N—烷基 上引入醇基的胺进行季胺化则酸性多少有所 减弱。
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH2 CH CH2 CH
ClCH2OCH3 ZnCl2
CH2 CH
CH2Cl
N（CH3）3
CH2 CH CH2N+(CH3 )2C2H4O H N(CH3)2C2H4OH
或R－SO3 － + Na+
RSO3Na + HCl
RSO3Na
❖ b.用酸再生：
❖ RSO3Na + HCl
RSO3H + NaCl
❖ 即 H+
Na+
❖
❖ 阴离子交换树脂：
❖ RO－H－N+（CH3）3OH－
RN（CH3）3+ +
❖ R3C－l N+（NCaOHH3）3OH + NaCl
R－N（CH3）
弱碱性环氧系阴离子树脂
出厂形式：游离胺型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
指标 60-70 ≥9.0 0.65-0.80
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
1.03-1.12 ≥95
主要用于水处理中除去Cl-、 SO4-等离子，柠檬酸、链霉素、 苹果酸、氨基酸等精制中除去 无机酸，提取有机酸和脱色， 并可回收铜、银离子。
❖ 大孔树脂比小孔树脂容量大。
❖ 树脂组成中，引入较多的官能团，以提高其交换 容量。
（3） 再生： ❖ 再生是使用过程中的一个重要步骤，是评价
离子交换树脂的一个重要指标。
❖ 再生容易好，再生速率快好。
❖ 离子交换树脂的交换过程和再生过程是可逆 反应。
❖ 阳离子交换树脂：
a.用盐再生：
RSO3H + Na+Cl-
（四）弱酸性阴离子交换树脂
CH2
CH CH2 CH C O 150℃～180℃ ，反应6小时 OC2H5 H2NCH2CH2CH2N(CH3)2
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH CO
HNCH2CH2CH2N(CH3)2
CH2 CH
（五）特殊离子交换树脂
1. 螯合树脂是具有下列结构，能形成螯合结 构的树脂，与前面提到的离子交换树脂的离 子键不同，是以螯合键按下图吸附金属离子， 而又有对特定的金属离子具有高选择性的突 出优点。
P+ CH3
OCH3
CH3O CH3O
CH3O
P
OCH3 (CH3)2SO4 CH3O
+
OCH3
P
CH3
HCHO
CH2 CH3O CH3O
CH2
+
OCH3
P
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。
❖ 〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系）
❖
交换基：羧基—COOH或酚基—OH
出厂形式：钠型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
指标 45-53 ≥4.5 0.77-0.87 1.25-1.29 ≥95
001×7苯乙烯系强酸性离子交换树脂
CH2 CH
CH CH CH2 CH CC OOO
CH2 CH
水解
CH CH CH2 CH
OC CO
OH OH CH2 CH
CH2 CH CN
CH2 CH
+
BPO
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH CN
水解
CH2 CH
CH2 CH CH2 CH COOH
CH2 CH
D111 弱酸性阳离子交换树脂的制备
指标名称
指标
含水量%
全交换容量 (mmol/g干)
60-65 ≥7.0
湿视密度 (g/ml) 0.65-0.75
湿真密度 (g/ml) 1.06-1.10
粒度(0.3151.25mm)
≥95
主要用于药物提取，苦咸水 净化处理，糖液除酸脱色, 金属提取等
（二）根据高分子基体（即骨架）分： ❖ 苯乙烯体系树脂 ❖ 丙烯酸—甲基丙烯酸酯体系树脂 ❖ 苯酚—间苯二胺体系树脂 ❖ 环氧氯丙烷体系树脂 （三）特殊的离子交换树脂 按性能分: ❖ 1、螯合树脂 ❖ 2、两性离子交换树脂 ❖ 3、耐热性离子交换树脂 ❖ 4、氧化还原树脂
N CH2COO CH2COO
❖ 再 N（生C：HR3）－3NO（HC+H3N）a3CCll + NaOH
R－
❖ 即： OH－
Cl－
备离 子 交 换 设
三．离子交换树脂的合成
（一） 强酸性阳离子交换树脂 ❖ 以-SO3H基作离子交换基因的离子交换树脂
❖ 目前所有制品都是苯乙烯体系的树脂。
R SO3H + NaCl H型
RSO3 Na + HCl Na型
1 悬浮聚合 在1m3反应釜中将水和分散剂混合配好水相。将丙烯酸甲酯、二乙烯
苯(46.8%)、200号汽油、苯乙烯、过氧化苯甲酰共126kg混合均匀,配成 油相。在50℃将油相抽入反应釜中。搅拌升温,在65℃±1℃反应4h,定型 后在80±1℃维持2h,95±1℃保温1h,然后水洗、烘干、筛分、收集 0.25～0.6mm白球备用。 2 萃取
❖ 一、定义和分类
离子交换树脂是由交联结构的高分子骨 架与能离解的基团两个基本组分所构成的 不溶性、多孔的、固体高分子电解质。
❖ 功能：它能在液相中与带相同电荷的离子 进行交换反应，此交换反应是可逆的，即 可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有 状态，可供再次利用（再生）。
SO3H + NaCl
SO3Na + HCl
❖ 二、离子交换作用
❖ 1. 离子交换的机理
R SO3-H+ + Na+Cl-
机理：化学吸附
R SO3-Na+ + H+Cl-
历程： 与液固相反应的历程类似，
①溶液内离子扩散至树脂表面，
②由表面扩散到树脂内部，
③离子交换，
④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，
⑤被交换的离子再扩散至溶液中，
控制步骤为内扩散。
在1.5m3提取釜中投入白球300kg,用乙酸乙酯700kg萃取,搅拌升温至 50℃维持30min,过滤,萃取液放入1m3的蒸馏釜中进行蒸馏,收集76～ 80℃的馏份,进行第二次萃取、蒸馏,如此循环进行,直至检查提取液中油 痕很少为止。水洗放料、烘干、筛分,取0.25～0.6 mm的白球备用。 3 水解、转型 在1.5m3不锈钢反应釜中投入上述提取后白球250kg、20%的液碱0.6 m3,搅拌升温于40±1 ℃保持1h,70±1℃维持2 h,80±1℃保温2h,升温到 95℃保温至蒸出甲醇很少为止,滤掉碱液,水洗至pH=8～9为止。
问：此反应为何种聚合?
PVA，碳酸钙有何作用?
产品是什么结构，水洗有什么作用？
❖ 将100克干燥球状聚合物放于能溶解苯乙烯聚合物的 四氯乙烷或甲苯、四氯呋喃等溶剂中溶胀，与500克 98%硫酸，一起在95-100℃下加热磺化5-10小时，反 应完成后冷却，过剩的硫酸用水慢慢稀释，或用逐次 降低浓度的硫酸洗涤，最后再用水洗涤除去硫酸，用 NaOH处理使成Na型，当有溶胀试剂的气味时可以水 蒸馏除去，然后再水洗，筛分后就得成品。
❖ 一般说：加大交联度、减小粒度，机械强度 提高
（2） 交换容量： ❖ 交换容量是表示树脂交换能力大小的量，
常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。 ❖ 用途不同，对交换容量要求也不同。
如：用于软化水的树脂，交换容量则以高为好； 而用作催化剂的树脂，交换容量则不宜过高。
❖ 一般说：加大交联度提高了机械强度，同时降低 了交换容量，甚至可失去交换能力。
❖ 离子交换树脂已广泛应用工业、农业、 医药、试剂和有机反应的催化剂和元素 的提纯富集等各个领域中。
❖ 有多种分类方法：
（一）根据离解的基团的性质，可分为 ：
❖ 1、阳离子交换树脂
❖ 〈1〉强酸性（聚苯乙烯系），
❖
交换基：磺酸 －SO3H
❖ 〈2〉中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：—P=O(OH)2
第二章、离子交换树脂
一、定义和分类 二、离子交换作用 三、合成方法 四、应用
思考题：
❖ 1.什么是离子交换树脂？ ❖ 2.举例说明离子交换树脂的类型。 ❖ 3.写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂
的合成路线。 ❖ 4.说明离子交换树脂的离子交换机理。 ❖ 5.评价离子交换树脂的性能指标有哪些？ ❖ 6. 说明离子交换树脂的用途。