第1章-离子交换树脂方案
离子交换树脂操作手册
离子交换树脂操作手册目录1. 简介2. 性质和分类3. 原理和机制4. 操作步骤5. 常见问题解答1. 简介离子交换树脂是一种用于分离和纯化化学物质的材料。
它们具有高度选择性，可用于去除溶液中的离子或分离特定化合物。
本操作手册旨在提供离子交换树脂的基本知识和操作指南。
2. 性质和分类离子交换树脂根据其功能和化学结构可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂具有吸附和交换正离子的能力，而阴离子交换树脂则对阴离子具有选择性吸附和交换能力。
根据粒度和形态，离子交换树脂还可分为凝胶型和颗粒型。
3. 原理和机制离子交换树脂能够与溶液中的离子发生化学反应，从而实现离子的吸附和交换。
阳离子交换树脂含有带正电荷的活性基团，可以与溶液中的带负电荷的离子发生吸附和交换。
阴离子交换树脂则含有带负电荷的活性基团，可以与溶液中的带正电荷的离子发生吸附和交换。
4. 操作步骤以下是使用离子交换树脂的基本操作步骤：1. 准备工作：根据需要选择适当的离子交换树脂，并确保树脂得到充分清洗和预处理。
2. 树脂装置配置：安装合适的离子交换装置，包括管道、压力调节器和溶液储存罐。
3. 树脂装载：将干燥的离子交换树脂装填到装置中，并确保均匀分布。
4. 树脂预处理：根据树脂的要求，进行酸洗或碱洗等预处理步骤。
5. 树脂调平：根据需要，对树脂进行调平步骤以保证操作效果和稳定性。
6. 树脂使用：将待处理的溶液加入装置中，通过流动或批处理的方式进行离子交换。
7. 树脂再生：根据需要，对已使用过的树脂进行再生或清洗步骤。
8. 结果分析：根据交换后的溶液性质，进行结果分析并记录。
5. 常见问题解答问：如何选择合适的离子交换树脂？答：根据溶液中需要去除或分离的离子种类和性质，选择具有相应交换能力的离子交换树脂。
问：树脂如何再生？答：根据树脂类型和使用情况，采用适当的方法进行树脂再生，如酸洗、碱洗或盐溶液处理等。
问：如何判断离子交换过程的完全性？答：通过检测交换后溶液中的离子浓度或其他相关指标，判断离子交换过程的完全性。
离子交换树脂工艺流程
离子交换树脂工艺流程
《离子交换树脂工艺流程》
离子交换树脂是一种用于水处理和化工工艺中的重要材料，它能够有效地去除水中的离子、金属离子和有机物质。
离子交换树脂工艺流程是指利用离子交换树脂去除水中杂质的一系列步骤，下面就是离子交换树脂的工艺流程。
第一步是预处理。
在使用离子交换树脂之前，通常需要将水进行预处理，包括除杂、过滤等。
这一步骤的目的是为了防止树脂堵塞或损坏，保证水质稳定。
第二步是树脂填充。
将预处理后的水通过管道引入离子交换树脂柱或瓶中，填充好树脂。
填充好的树脂形成了一个可供水流通的通道。
第三步是离子交换。
水流通过填充好的离子交换树脂，树脂中的功能基团与水中的杂质进行离子交换，将水中的杂质去除。
第四步是洗涤。
在离子交换完毕后，需要用一定量的水对树脂进行洗涤，将吸附在树脂上的杂质冲洗出来，以恢复树脂的吸附性能。
第五步是再生。
随着树脂使用时间的增长，树脂会逐渐失效，需要进行再生。
再生通常通过用浓盐酸或氢氧化钠溶液对树脂进行反应，将树脂中的吸附物去除，使树脂恢复活性。
通过以上几个步骤的循环，离子交换树脂就可以持续地去除水中的杂质，保证水质的稳定和纯净。
这就是离子交换树脂工艺流程的基本步骤。
离子交换树脂使用方法
离子交换树脂的使用方法1.装柱（采用湿法装柱）A 实验室量取：将一定量的树脂与去离子水在烧杯中进行混合，然后将混合的树脂水溶液倒入量筒中，使树脂充分沉降，通过补加和移取，使树脂床层与相应刻度持平，即完成树脂的量取。
装填：关闭离子交换柱下端的出口阀门，用水将量筒中的树脂全部导入离子交换柱中，然后打开交换柱出口阀门，使树脂在柱内沉降压实，然后关闭交换柱出口阀门，待用。
（注意：须保留液面高于树脂床层1-2cm，避免干柱。
）B 工业化新树脂装柱前，应该使用清水和碱液对树脂交换柱相关管道进行清洗，清理出焊渣等固体废料和附着在柱壁和管壁上的尘土与其他杂质。
然后，向柱内注入1/3 体积的水，取少量树脂，将树脂从交换柱顶部人孔处装入柱内。
关闭人孔，向柱内注水，同时打开交换柱下部排水阀门，用≥80 目筛网在排水口拦截，观察是否有树脂泄露，如果有个别小颗粒，属于正常现象；如果有大颗粒树脂出现，且量比较多，说明交换柱下滤板有问题，应把树脂和水放出，检查下滤板焊缝和水帽，查找原因，进行检修。
检修完毕后，再按照上面的方法检测，直至确定符合要求，然后再将剩余的树脂加入交换柱内。
树脂装柱完成后，先用去离子水对树脂进行反向清洗，清洗流速控制在2-4BV/h，清洗约1h，停止水洗，让树脂自然沉降完全；然后用去离子水对树脂柱床进行正向清洗，清洗流速控制在4-6BV/h，清洗约1h后停止。
2.Seplite树脂预处理首先用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。
然后用4%的氢氧化钠溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的碱，至出口液pH≤10，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。
离子交换树脂及原理课件ppt
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。
离子交换树脂技术澄清方案
离子交换树脂技术澄清方案介绍离子交换树脂技术是一种常用的分离和纯化技术，广泛应用于水处理、制药、食品加工等领域。
本文将详细探讨离子交换树脂技术的原理、应用以及澄清常见疑问。
原理离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有特定的化学结构，可以与水溶液中的离子发生交换反应。
其原理基于离子交换平衡的动力学过程，通过选择性吸附和释放离子来实现分离和纯化的目的。
应用离子交换树脂技术在水处理、制药、食品加工等领域有广泛的应用。
以下是离子交换树脂技术的一些常见应用：水处理离子交换树脂可以用于去除水中的硬度离子，如钙、镁离子，从而软化水质。
此外，离子交换树脂还可以用于去除水中的重金属离子、放射性核素等有害物质，提高水质。
制药离子交换树脂可以用于制药过程中的分离和纯化步骤。
例如，可以使用离子交换树脂将药物中的杂质离子去除，提高药物的纯度。
离子交换树脂还可以用于药物的分离、浓缩和纯化。
食品加工离子交换树脂在食品加工中的应用也非常广泛。
例如，可以使用离子交换树脂去除食品中的杂质离子，改善食品的质量和口感。
离子交换树脂还可以用于食品中的添加剂的分离和纯化。
常见问题澄清在离子交换树脂技术的应用过程中，人们常常会遇到一些疑问和困惑。
下面将针对一些常见问题进行澄清。
1. 离子交换树脂的选择选择合适的离子交换树脂是确保技术有效应用的关键。
树脂的选择应根据需要去除或吸附的离子种类、浓度、pH值等因素进行考虑。
同时，树脂的物理性质、稳定性和再生性等也是选择的重要因素。
2. 树脂的再生离子交换树脂在使用一段时间后会饱和，需要进行再生或更换。
树脂的再生可以通过酸、碱等溶液进行，使吸附在树脂上的离子释放出来，恢复树脂的吸附能力。
再生后的树脂可以重复使用，提高经济效益。
3. 树脂的工作寿命树脂的工作寿命取决于其吸附能力和稳定性。
随着使用时间的增加，树脂的吸附能力会逐渐降低，需要进行再生或更换。
同时，树脂的稳定性也会受到水质、温度等因素的影响，需要定期检测和维护。
离子交换树脂生产工艺指南
离子交换树脂生产工艺指南简介离子交换树脂是一种重要的功能性材料，广泛应用于水处理、药物制造、食品加工等领域。
本文档将介绍离子交换树脂的生产工艺指南，以帮助读者了解并掌握离子交换树脂的制备过程。
原料准备离子交换树脂的制备需要以下原料：- 单体物质：用于树脂聚合反应的单体物质，常见的有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等。
- 溶剂：用于溶解单体物质及反应过程中的溶剂，常见的有甲苯、二甲苯等。
- 反应助剂：用于调节反应速率、控制分子链长度的助剂，常见的有引发剂、链传递剂等。
- 催化剂：用于促进聚合反应的催化剂，常见的有过硫酸铵、过硫酸钾等。
- 离子交换剂：树脂中具有特定离子交换功能的物质，常见的有氯化银、氯化铁等。
制备步骤1.单体预处理：将单体物质通过过滤等方式进行预处理，去除杂质和不溶物。
2.反应体系配置：将预处理后的单体物质与溶剂混合，加入反应助剂和催化剂，配置好反应体系。
3.反应过程：将配置好的反应体系进行聚合反应，控制反应温度、反应时间和搅拌速度等参数。
4.树脂成型：将聚合反应得到的树脂进行分离、洗涤、干燥等处理，得到成型的离子交换树脂。
质量控制在离子交换树脂的生产过程中，需要进行质量控制以确保产品的稳定性和性能符合要求。
常见的质量控制指标包括树脂交换容量、树脂颗粒大小、树脂表观密度等。
通过严格控制原料质量、反应条件和工艺参数，以及进行相关的实验分析和测试，可以实现质量的可控制和可预测。
结论离子交换树脂的生产工艺涉及多个步骤和参数的控制，需要科学严谨的操作，以确保产品的质量和性能。
本文档对离子交换树脂的生产工艺进行了简要介绍，读者可以根据实际需求和具体情况进行进一步的研究和实践。
离子交换-树脂部分(共68张PPT)
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。
离子交换树脂离子交换原理ppt课件
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
强酸性阳离子交换树脂的制成与使用说明
强酸性阳离子交换树脂的制成与使用说明一、强酸性阳离子交换树脂的制备1.原料准备：强酸性阳离子交换树脂的主要原料是聚苯乙烯或甲基丙烯酸酯树脂，以及硫酸等强酸。
2.树脂固化：将聚苯乙烯或甲基丙烯酸酯树脂与溶解硫酸的溶剂混合，在一定温度下反应一段时间，使树脂和硫酸充分反应固化，形成强酸性交换基团。
3.去除副产物：对于固化后的树脂，需要进行洗涤去除副产物和多余的酸，以提高纯度。
4.干燥和颗粒化：将洗涤后的树脂进行干燥处理，然后通过加工设备进行颗粒化，制成所需粒径的强酸性阳离子交换树脂。
二、强酸性阳离子交换树脂的使用1.预处理：在使用前，需要对树脂进行预处理，以使其达到最佳的交换效果。
预处理包括树脂的湿化和反洗处理。
（1）湿化处理：将干燥的强酸性阳离子交换树脂用足够的水进行湿化处理，通常使用1-2倍的树脂体积的水进行混合，静置一定时间，使树脂充分吸水膨胀。
（2）反洗处理：在湿化后，需要对树脂进行反洗处理，以去除树脂表面的杂质和不规则的颗粒。
反洗一般采用水进行，要注意反洗液的流量和反洗时间，通常在树脂颗粒悬浮液达到清澈透明为止。
2.应用领域：（1）水处理：强酸性阳离子交换树脂广泛应用于水处理中的去除阳离子杂质，如硬度离子（钙、镁等）的去除，水软化、脱碳等。
（2）化学分析：强酸性阳离子交换树脂用于化学分析中，例如可以通过树脂柱将样品中的金属离子分离提取，以便进行进一步的分析和检测。
（3）生物制药：强酸性阳离子交换树脂在生物制药中具有重要的应用，用于药物的纯化和分离。
3.注意事项：（1）避免强酸性阳离子交换树脂与强碱溶液接触，避免交换基团被碱取代。
（2）在使用过程中，要注意树脂柱的维护和保养。
定期检查树脂颗粒的状况，及时更换老化或失效的树脂。
总结：强酸性阳离子交换树脂的制备和使用是一个复杂的过程，涉及到原料准备、树脂固化、洗涤去除副产物等步骤，以及预处理和具体应用领域的操作。
在实际使用中，需要注意交换树脂的保养和维护，以保证其正常使用效果。
离子交换树脂的装填
离子交换树脂的处理方法离子交换层析根据化合物的净电荷进行分离，带负电荷或正电荷的官能团共价结合于固定载体基质，分别成为阳离子交换剂和阴离子交换剂。
当一个带电荷的分子加入到带有相反电荷的交换剂时，它就会被吸附，同时，带相同电荷的离子和中性分子则被洗脱到层析柱的外水体积里。
带电荷的结合是可逆的，通常可以用盐或pH梯度洗脱被吸附的分子。
离子交换树脂的预处理1. 处理前准备工作配置溶液：按照附录一进行所需溶液配置。
设备：玻璃交换柱：能够耐受一定压力，带有1号或2号微孔砂芯。
2. 离子交换树脂预处理1)用1N盐酸缓慢流过树脂流速约为0.18~0.20cm/min，用量约为强酸阳树脂体积的2-3倍，弱酸阳树脂的3-5倍，每小时1.5倍床层体积流过。
2)用纯水冲洗流速约为0.9-1.0cm/min，洗至出水PH为5左右。
3)用1N NaOH流过树脂，用量及流速与1相同。
4)用纯水冲洗流速约为0.9-1.0cm/min，至出水PH为9左右。
5)在每次转换试剂时，使液面高出树脂层1cm，保证树脂层中无气泡。
离子交换树脂的转型离子交换树脂的基本型如下表利用预处理的离子交换树脂进行基准型树脂的转型。
方法Ⅰ处理的强酸性阳离子交换树脂用1N氯化钠溶液通过树脂层约2～3个柱体积，流量为1.3～1.4cm/min。
然后用纯水洗涤，直至用硝酸银指示液检验流出液中无白色沉淀时停止洗涤。
树脂转为基本型待用。
方法Ⅱ弱酸性阳离子交换树脂用1N盐酸溶液通过树脂层约2～3个柱体积，流量为0.6～0.7mL/min。
然后用纯水洗涤，直至用甲基橙指示液检验流出液呈黄色时停止洗涤。
树脂转为基本型待用方法Ⅲ强碱性阴离子交换树脂用1N盐酸溶液通过树脂层2～3个柱体积，流量为1.3～1.4mc/min。
然后用纯水洗涤，直至用甲基橙指示液检验流出液呈黄色时停止洗涤。
树脂转为基本型待用。
方法Ⅳ弱碱性阴离子交换树脂用1N氢氧化钠溶液通过树脂层2～3个柱体积，流量为0.6～0.7mc/min。
第1章-离子交换树脂
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。
离子交换树脂法的工艺流程
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1. 原水预处理。
除去悬浮物、胶体物质和有机物，以防止污染离子交换树脂。
离子交换树脂详解ppt课件
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。
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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
碱性的，在基本名称前加“阴”字。此外，为了区别 离
子交换树脂产品中同一类中的不同品种，在全名前必 须加型号。
离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第 一位数字代表产品分类；第二位数字代表骨架结构； 第三位数字为顺序号，用于区别离子交换树脂树脂中 基团、交联剂、致孔剂等的不同，由各生产厂自行掌 握和制定。对凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面 用“×”和一个阿拉伯数字相连，以表示树脂的交联
将100 g干燥球状共聚物置于二氯乙烷中溶胀。加 入500 g浓硫酸（98％），于95～100℃下加热磺化5～ 10 h。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢 洗去。然后用氢氧化钠处理，使之转换成Na型树脂， 即得成品。
这种树脂的交换容量约为5 mmol/g。
（2）弱酸型阳离子交换树脂的制备 弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架， 因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。
H2SO4, C2H4Cl2 HSO3Cl, C2H4Cl2
SO3H H2O
SO2H
含有－SO3H交换基团的离子交换树脂称为H型阳
离子交换树脂，其中H+为可自由活动的离子。由于它 们的贮存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将
它们与NaOH反应而转化为Na型离子交换树脂。Na型 树脂有较好的贮存稳定性。
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。
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。
第一章 离子交换树脂
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。
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。
（1）强酸型阳离子交换树脂的制备 强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系骨
架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交
换基团。
由悬浮聚合法获得的球状共聚物称为“白球”。 将白球洗净干燥后，即可进行连接交换基团的磺化 反应。
将干燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有 机溶剂溶胀，然后用浓硫酸或氯磺酸等磺化。通常称 磺化后的球状共聚物为“黄球”。
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。
（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。 苯环可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催化 下，与氯甲醚氯甲基化。
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。
CH CH2
CH2 CH
+
COOH
CH CH2
CH2 CH CH2 CH COOH CH2 CH
其中，－COOH即为交换基团。
丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进行，故常采用 其酯类单体进行聚合后再进行水解的方法来制备。
CH3
CH2 C
+
COOCH3
CH CH2 CH CH2
CH3 CH2 C CH2 CH
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。
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，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
Ⅱ型强碱型阴离子交换树脂 CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl-
Ⅰ型与Ⅱ型季胺类强碱树脂的性质略有不同。Ⅰ 型的碱性很强，对OH－离子的亲合力小。当用NaOH 再生时，效率很低，但其耐氧化性和热稳定性较好。
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。
表1—3 离子交换树脂骨架分类编号
编号 0 1 2 3 4 5 6
骨架分类 聚苯乙烯系 聚丙烯酸系 酚醛树脂系 环氧树脂系 聚乙烯吡啶系 脲醛树脂系 聚氯乙稀系
例如，D113树脂是水处理应用中用量很大的一种 树脂。从命名规定可知，这是—种大孔型弱酸型丙烯 酸系阳离子交换树脂；而001×10树脂则是指交联度 为10%的强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂。
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。
1.5 离子交换树脂的制备方法
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。
COOCH3
CH2 CH
NaOH H2O
CH3 CH2 C CH2 CH
COOH
CH2 CH
+ CH3OH
弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：
将1 g BPO 溶于90 g 丙烯酸甲酯和10 g 二乙烯基 苯的混合物中。搅拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯 醇的500 mL去离子水中，分散成所需的粒度。于60℃ 下保温反应5～10 h。反应结束后冷却至室温，过滤、 水洗，于100℃下干燥。
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。