离子交换树脂
离子交换树脂的种类
离子交换树脂的种类
一、强酸型树脂：
1.高强度硫酸型树脂：这是最常见的一种离子交换树脂，其含有大量的硫酸基团（-SO3H），用于去除水中的碱性金属离子和硝酸盐。
2.高强度氯酸型树脂：这类树脂中含有氯酸基团（-COOH），广泛应用于氯离子和硝酸盐的去除。
二、弱酸型树脂：
1.丙烯酸型树脂：这类树脂含有丙烯酸基团（-COONa），适用于去除水中的钙、镁离子。
2.磷酸型树脂：这类树脂含有磷酸基团（-PO3H2），能够去除水中的钙、镁离子和铁离子。
三、强碱型树脂：
1.强碱型丙烯酸树脂：这类树脂含有胺基团（-NR3），适用于去除水中的酸性离子（如硫酸根离子）。
2.纤维素型强碱型树脂：这类树脂适用于去除水中的有机物、色素和重金属离子。
四、弱碱型树脂：
1.弱碱型丙烯酸树脂：这类树脂含有氨基团（-NH2），能够去除水中的酸性离子和重金属离子。
2.氨基型树脂：这类树脂含有氨基团（-NH2），用于水处理中的去除和回收硫酸铵。
此外，根据交换基团的不同，离子交换树脂还可分为单质离子交换树脂和复质离子交换树脂。
其中，单质离子交换树脂是指只含有一种交换基团，而复质离子交换树脂则含有两种或两种以上的交换基团。
综上所述，离子交换树脂的种类繁多，根据不同的应用领域和水质需要选择适用的树脂类型，以达到最佳的净化和分离效果。
离子交换树脂标准
离子交换树脂标准一、引言离子交换树脂是一种广泛应用于水处理、化工、医药、食品等领域的重要材料。
其标准规格和质量对于保证生产和使用过程的安全、稳定、高效具有重要意义。
本文将从离子交换树脂的分类、标准规格、检测方法等方面进行探讨。
二、离子交换树脂的分类离子交换树脂按照不同的分类方式有多种类型。
按照所处理溶液的性质和要求，可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂主要用于去除溶液中的阳离子，如钙、镁、钠等；阴离子交换树脂则主要用于去除溶液中的阴离子，如氯、硫酸根等。
此外，按照使用环境和目的的不同，还可以分为工业级离子交换树脂和食品级离子交换树脂等。
三、离子交换树脂的标准规格1.外观：离子交换树脂应为颗粒状，颜色均匀，无杂质和碎屑。
2.粒度：离子交换树脂的粒度应符合相关标准，以保证其吸附和脱附性能。
3.含水量：离子交换树脂的含水量应控制在一定范围内，以保证其稳定性和使用寿命。
4.交联度：交联度是离子交换树脂的重要参数，它决定了树脂的机械强度和稳定性。
5.密度：密度是离子交换树脂的一个重要指标，它反映了树脂的纯度和质量。
6.酸碱性：离子交换树脂的酸碱性应符合相关标准，以保证其在使用过程中的稳定性和安全性。
7.抗污染性：离子交换树脂应具有良好的抗污染性，以保证其在长期使用过程中不会受到污染。
8.再生性能：离子交换树脂应具有良好的再生性能，以保证其在多次使用过程中的性能稳定。
9.机械强度：离子交换树脂应具有一定的机械强度，以保证其在运输和使用过程中的稳定性。
10.化学稳定性：离子交换树脂应具有良好的化学稳定性，以保证其在不同pH值和温度条件下的稳定性。
四、离子交换树脂的检测方法1.外观检测：通过观察离子交换树脂的颜色、颗粒大小和形状等外观特征，可以初步判断其质量。
2.粒度检测：通过测量离子交换树脂的粒度分布，可以评估其吸附和脱附性能。
3.含水量检测：通过测量离子交换树脂的含水量，可以评估其稳定性和使用寿命。
离子交换树脂安全操作及保养规程
离子交换树脂安全操作及保养规程离子交换树脂是一种广泛应用于水处理、化工制药、食品饮料等领域的特种分离材料。
但是，在使用离子交换树脂进行特定的反应时，它的对操作人员的危害也不容忽视。
因此，为了确保操作人员的安全，本文将介绍离子交换树脂的安全操作和保养规程。
离子交换树脂的基本概念离子交换树脂顾名思义，是一种能够与同等电量的离子交换的材料。
树脂中的离子与外部的离子进行反应，从而改变其形态和性质，实现特定的反应目的。
离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂主要用于固定带负电荷离子，阴离子交换树脂主要用于固定带正电荷离子。
离子交换树脂具有良好的分离性能和疏水性能，可广泛应用于污水处理、电子化学、饮用水、药品制造、纺织染料等领域。
离子交换树脂的危害离子交换树脂本身对人体不会造成伤害，但在处理离子交换树脂的过程中，操作人员接触到的化学品和化学制品如酸、碱、有机物等会对身体造成伤害。
1.对皮肤刺激：离子交换树脂能直接刺激皮肤和敏感部位，损害皮肤组织。
2.对眼睛刺激：如果离子交换树脂接触到眼睛，会引起眼睛痛、红、肿和流泪，这时应立即用大量清水将其冲洗。
3.对呼吸系统的影响：加工离子交换树脂的操作室通常没有足够的通风，长时间吸入到盲气、二氧化碳等有害气体，会对呼吸系统造成危害，影响身体健康。
离子交换树脂的安全操作规程离子交换树脂的安全操作规程通常要求操作人员保持警觉，并遵循一系列的操作流程和控制要求。
1.离子交换树脂的储存应该避免阳光直射和空气接触，对于不同种类的树脂应分别储存。
2.操作人员在操作离子交换树脂之前，应该全面了解该材料的特性和危害，认真阅读操作手册和标签。
3.操作人员应该穿戴好个人防护装备，根据不同材料和危害程度选择合适的防护措施，包括戴口罩、防护镜、手套等。
4.操作人员需要能够正确分辨不同的离子交换树脂，避免操作混淆，发生误操作。
5.操作人员应该正确调整和控制反应条件，防止产生不必要的危害。
离子交换树脂简介
dq / dt D c1 c2 /
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 面积增大，使扩散速度越快。 3.溶液离子浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大， 扩散速度越快。 4.提高水温能使离子的动能增加，水的粘度减小，液膜 变薄，这些都有利于离子扩散。 5.交换过程中的搅拌或流速提高，使液膜变薄，能加快 液膜扩散，但不影响内孔扩散。 6.被交换离子的电荷数和水合离子的半径越大，内孔扩 散速度越慢。
化学性能
（一）有效PH值范围 由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性，水 的pH值势必对其交换容量产生影响。
表 各种类型树脂有效pH值范围
树脂类型 有效pH值范围 强酸性 0~14 弱酸性 4~14 强碱性 0~14 弱碱性 0~7
化学性能
(二) 交换容量 单位体积湿树脂(容量表示法)或单位重量干树脂(重量表 示法)可发生交换的活性基团数量。 容量表示法 EV ：mmol/ml、mol/l。 重量表示法 EW ：mmol/g、mol/kg。 Ew = Ev ×[湿比重×(1-含水率)] 全交换容量： 单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。 工作交换容量： 在动态工作条件下，当出水水质达到交换终点时，树脂层 达到的平均交换容量。
3.1按交换基团的性质分类
单功能机
强酸：-SO3H,-CH2SO3H 中强酸：-PO(OH)2，-SeO2(OH) 弱酸：-COOH 磺酸加羧酸：-SO3H+-COOH 磺酸加酚：-SO3H+PhOH 磺酸加酚加羧酸 羧酸加酚 第I型，季胺-(CH)3N+Cl强碱 第II型，季胺-(CH)2N+(CH2CH2OH)Cl第一胺：-NH2 第二胺：-NRH 第三胺：-NR2 巯基：
离子交换树脂简介
4.3 海洋资源利用
利用离子交换树脂，可从许多海洋生物(例如海带)中提取碘、溴、镁 等重要化工原料。在海洋航行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水 是十分经济和方便的.
3、离子交换树脂的分类
3.3 按基体的种类分类
苯乙烯树脂：
丙烯酸树脂：
4、离子交换树脂的应用
4.1 水处理
水处理包括水质的软化、 水的脱盐和高纯水的制备等。 水处理是离子交换树脂最基本 的用途之一。
4、离子交换树脂的应用
4.2 冶金工业
离子交换是冶金工业的重要单元操作之一。在铀、钍等超铀元素、 稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分离、提纯和回收方面 均起着十分重要的作用。
? 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。比表面积大，因此其吸附功能十分显著。
? 载体型离子交换树脂：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。
5、离子交换树脂的应用
5.8 环境保护
离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上 都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水， 影片洗印废水、工业废气等的治理。
例如影片洗印废水中的银是以Ag(SO3)23-等阴离子形式存在的，使用Ⅰ 型强碱性离子交换树脂处理后，银的回收率可达90％以上，既节约了大量 的资金，又使废水达到了排放标准。
离子交换分离树脂
离子交换树脂概述离子交换树脂有多种类型，其分类方法也没有统一的规定，主要有：按树脂骨架的主要成分可分为聚苯乙烯型树脂、聚丙烯酸型树脂、环氧氯丙烷型多乙烯多胺型树脂、酚一醛型树脂等；按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂；按骨架的物理结构常分为凝胶型树脂即微孔树脂、大网格树脂即大孔树脂，有的还有均孔树脂；按活性基团分为阳郭交换树脂和阴离子交换树脂等等。
其中常见是是按活性基团及骨架的物理结构的方法分类，因活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别；而骨架的物理结构在树脂的交换使用中影响较大。
按不同活性基团的种类进行分烃，主要的是阳离子和阴离子交换树指，其次也还有一些其他种类的树脂。
1、阳离子交换树脂阳离子交换树脂的活性基团能解离出阳离子，而其作为交换的离子可与溶液中的其他阳离子发生交换。
阳离子交换剂，相当于高分子的多元酸。
因活性基团的电离程度强弱不同又有强酸性和弱酸性阳离子交换树脂的区别。
强酸性阳离子交换树脂磺酸基团和次甲基磺酸基团都是强酸性基团，它们容易在溶液中离解出氢离子，故呈强酸性，且离解后的负电基团，能吸附结合溶液中的其他阳离子而发生交换反应。
这类树脂对酸、碱和各种溶剂都比较稳定，离子交换不受溶液PH值变化的影响，适用面广泛。
常用强酸进行再生处理，但强酸性树脂与氢离子的结合力较弱故再生成氢型树脂时比较困难且耗酸量较大。
强绝不能性树脂主要用于水处理和制药工业中。
弱酸性阳离子交换树脂带有羧酸基、氧乙酸基团的交换树脂，是常见的弱酸性阳离子交换树脂。
这种树脂的离解性即酸性较弱，在低PH下难以离解和进行离子交换，只在碱性、中性或微酸性溶液中发生交换反应。
其交换容量大，容易再生成氢型，但其交换能力弱，速度慢；化学和热稳定性差。
这类树脂亦是用酸进行再生，在制药工业中使用较多。
2、阴离子交换树脂阴离子交换树脂的活性基团能解离出阴离子，而其作为交换离子可与溶液中的其他阴离子发生交换。
阴离子交换剂，相当于高分子的多元碱。
阳离子交换树脂
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。
④运输贮存中应保护好标记，以免与外界树脂 混淆。
⑤应防止包装物挤破，不能野蛮装卸。
（6) 搅拌速度
加大搅拌速度可以减小膜厚度，从而提高扩散速度。 但搅拌速度达一定值以后，交换反应速度便不再上升。 液膜扩散速度随水流速增加而增大 。
（7)交换离子的性质
主要是离子的价态和水化离子的大小。在树脂内扩 散的离子是由于树脂的固定的离子库仑力的吸引而扩 散进入的，故离子价态越高，吸引力越大，扩散速度 越快。水化离子越大，则越难扩散。
3 通液
溶液准备好（包括温度控制）之后，便可 进行通液交换操作。通液的目的可以是吸附、 洗涤、洗脱、再生等等。无论那种操作，速度 控制十分重要的。流速可以通过计量泵、阀、 流量计、液位差等手段调节。小型实验中的简 单装置，可通过收集量和滴数等方法控制。
实验室常用线流速表示速度，单位为Ml /(cm2.min).， 即每分钟单位柱截面上通过的溶液的毫升数。
内部铁污染可用 10％的 HCl 泡 5－12 小时，或配用 其它络合剂协同复苏处理。 ③有机物污染
有机物分解产物含带负电荷的基团，能与阴树脂带正 电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位 置上。
对策：10％NaCl＋2％的 NaOH，加热至 40－50℃， 用量为 1－3 倍树脂床。
离子交换的选择性、可逆性
? 最常用的法则是依据树脂功能基的类别。
依据树脂功能基分类
分為強酸型、中強酸型和弱酸型三類
离子交换树脂概述
2
强碱性 2
3
弱碱性 3
4
螯合性 4
5
两性 5 脲醛系
6
氧化还原 6 氯乙烯系
骨架类型 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯吡啶系
例如：001×7——(凝胶型)苯乙烯系强酸阳离子交换树脂，交联度为7 。 110×4——(凝胶型)丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂，交联度为4。 D201——大孔型苯乙稀系强碱性阴离子交换树脂。
基本概念
发展史
1805年英国科学家发现了土壤中Ca2+和NH4+的交换现象；
1876年Lemberg 揭示了离子交换的可逆性和化学计量关系； 1935年人工合成了离子交换树脂；
1940年应用于工业生产；
1951年我国开始合成树脂。
基本概念
离子交换树脂的构成
离子交换树脂是一种不溶于酸碱和有机溶剂的网状
离子交换树脂概述
基本概念
概念
概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的 待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在 树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上 洗脱下来，达到分离的目的。 和其它吸附过程相比： 主要吸附水中离子态物质 交换剂的离子和水中离子进行等当量的交换
基本概念
水质软化
Na离子交换软化系统 2 R—Na+Ca (HCO3)2=R2—Ca+ 2NaHCO3
2R—Na+CaSO4= R2—Ca + Na2SO4
2 R—Na+MgCl2 = R2—Mg + 2NaCl2
蛋白质提取
实验室分离用
蛋白质提取
平衡 上样吸附 洗脱 再生
基本概念
离子交换树脂法
离子交换树脂法离子交换树脂法是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于工业生产、环境保护、食品加工等领域。
本文将介绍离子交换树脂法的原理、应用以及优缺点。
一、离子交换树脂法的原理离子交换树脂是一种具有离子交换能力的高分子材料，具有很强的吸附能力和选择性。
它由大量的交联聚合物组成，其中含有一些可以与溶液中的离子发生交换反应的官能团。
当溶液通过离子交换树脂时，溶液中的离子会与树脂中的固定离子交换位置，使溶液中的离子被树脂吸附下来，从而实现对离子的分离纯化。
离子交换树脂法的分离过程主要包括吸附、洗脱和再生三个步骤。
首先，将待处理的溶液通过离子交换树脂床层，树脂上的固定离子与溶液中的目标离子发生吸附反应，目标离子被树脂吸附下来。
然后，通过改变溶液的pH值、离子强度或添加特定的洗脱剂等方式，将吸附在树脂上的目标离子洗脱出来，得到纯净的目标物质。
最后，通过再生处理，将树脂中的固定离子再生，使其恢复吸附能力，以便下一轮的分离操作。
离子交换树脂法在许多领域都有广泛的应用。
其中，工业生产是离子交换树脂法的主要应用领域之一。
在化工、制药、电子等行业中，离子交换树脂法被用于分离和纯化目标物质，去除杂质，提高产品的纯度和质量。
例如，离子交换树脂可以用于水处理，去除水中的重金属离子、有机物、硬度物质等。
另外，离子交换树脂还可以用于废水处理，去除废水中的有害离子，净化废水，达到环境保护的目的。
离子交换树脂法还被广泛应用于食品加工领域。
食品加工过程中，离子交换树脂可以用于去除食品中的杂质、色素、异味物质等，提高食品的品质和口感。
例如，离子交换树脂可以用于提取果汁中的杂质，去除苦味物质，改善果汁的口感；还可以用于去除啤酒中的苦味物质，使啤酒更加醇香。
三、离子交换树脂法的优缺点离子交换树脂法具有许多优点。
首先，离子交换树脂法操作简单，设备投资相对较低，适用于各种规模的生产工艺。
其次，离子交换树脂具有很强的选择性，可以根据需要选择合适的树脂和操作条件，实现对目标离子的高效分离。
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
离子交换树脂求助编辑百科名片离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。
通常是球形颗粒物。
离子交换树脂形态离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。
孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。
分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。
如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
编辑本段基本分类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和丙烯酸系树脂。
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）。
离子交换树脂基本形态编辑本段命名方式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的分类，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。
第一、第二位湿离子交换树脂数字的意义，见表8-1。
表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义代号0 1 2 3 4 5 6分类名称强酸性弱酸性强碱性弱碱性螫合性两性氧化还原性骨架名称苯乙烯系丙烯酸系醋酸系环氧系乙烯吡啶系脲醛系氯乙烯系大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。
如D011×7，表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，其交联度为7。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂（C为cation的第一个字母），A代表阴离子树脂（A 为Anion的第一个字母），如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。
编辑本段制造厂家离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。
国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、安徽皖东化工有限人司，浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Success公司生产Ionresin系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。
离子交换树脂命名
离子交换树脂命名1. 介绍离子交换树脂是一种广泛应用于分离、纯化和处理溶液中离子的材料。
它具有高度选择性，可以选择性地吸附和释放特定离子。
离子交换树脂的命名是根据其结构和功能来确定的。
本文将详细介绍离子交换树脂的命名方法和相关的命名规则。
2. 命名方法离子交换树脂的命名方法通常基于树脂的结构、功能和应用领域。
下面是常见的离子交换树脂命名方法：2.1 结构命名根据离子交换树脂的结构特点来命名，可以分为以下几种：2.1.1 网络型离子交换树脂网络型离子交换树脂是指树脂中含有交联结构的离子交换树脂。
根据交联结构的不同，可以命名为凝胶型离子交换树脂、多孔型离子交换树脂等。
2.1.2 凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂是指树脂中交联结构较弱，形成的凝胶状结构。
根据树脂中交联结构的化学组成，可以命名为聚苯乙烯型离子交换树脂、聚丙烯酰胺型离子交换树脂等。
2.1.3 多孔型离子交换树脂多孔型离子交换树脂是指树脂中存在大量的孔隙结构，具有较大的比表面积。
根据孔隙结构的不同，可以命名为微孔型离子交换树脂、介孔型离子交换树脂等。
2.2 功能命名根据离子交换树脂的功能特点来命名，可以分为以下几种：2.2.1 阴离子交换树脂阴离子交换树脂是指能够选择性吸附和释放阴离子的树脂。
根据树脂对阴离子的选择性，可以命名为强碱型离子交换树脂、弱碱型离子交换树脂等。
2.2.2 阳离子交换树脂阳离子交换树脂是指能够选择性吸附和释放阳离子的树脂。
根据树脂对阳离子的选择性，可以命名为强酸型离子交换树脂、弱酸型离子交换树脂等。
2.2.3 选择性交换树脂选择性交换树脂是指能够选择性吸附和释放特定离子的树脂。
根据树脂对特定离子的选择性，可以命名为钠选择性交换树脂、铁选择性交换树脂等。
2.3 应用领域命名根据离子交换树脂的应用领域来命名，可以分为以下几种：2.3.1 水处理用离子交换树脂水处理用离子交换树脂是指用于水处理领域的离子交换树脂。
根据树脂在水处理中的应用，可以命名为软化水用离子交换树脂、脱盐水用离子交换树脂等。
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。
离子交换树脂介绍
低
离子交换平衡
R-
H
+
+
K
H
Na
+
R-
Na
+
+
H
+
Na
=
[R-Na ]
[H ]
[R-H ]
[Na ]
K
H
Na
=
选择性系数
+
+
+
+
强酸阳床
强碱阴床
Ca
++
Mg
++
Na
+
Outlet
Outlet
SO4
--
Cl
-
HCO3
-
HSiO3
-
H
+
OH
-
离子选择性
动力学性能 : 离子交换有多快 ?
++
++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
弱酸阳离子交换树脂
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
COOH
COOH
COOH
AMBERLITE IRC86
化学反应 弱酸阳离子交换树脂
运行 2R-COOH + Ca(HCO3)2 --------> (R-COO)2Ca + H2CO3 2R-COOH + Mg(HCO3)2 --------> (R-COO)2Mg + H2CO3
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离子交换树脂为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换。
这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底，因而能制得很纯的水。
所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。
离子交换处理，必须用一种称做离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。
这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，大概情况如表所示。
此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。
离子交换剂的分类天然海绿砂无机质人造合成沸石离子交换剂碳质磺化煤强酸性磺酸基(-SO3H)阳离子型有机质弱酸性羧酸基（－COOH）强碱性Ⅰ型｛-N(-CH3)3｝OH离子交换树脂阴离子型Ⅱ型｛－N(CH3)2｝OH弱碱性（－(NH3)OH、（＝NH2）OH 或（≡NH）OH其他－氧化还原型、有机物清除除型等第一节离子交换剂的结构离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂.离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性集团），它们化合在高分子骨架上.所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，正象动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物，现将常用离子交换剂的结构简单介绍如下。
一、磺化煤磺化煤是一种半化合成的离子交换剂，它利用煤质本身的空间结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理的方法（称磺化）引入活性基团而制成。
磺化煤的活性基团，除了有由于磺化而引入的－SO3H外，还有一些煤质本身原有的基团（如－COOH和－OH）以及因硫酸氧化作用生成的羧酸（－COOH），所以它实质上是一种混合型离子交换剂。
磺化煤的价格比较便宜，是过去水处理系统中广泛应用的交换剂，但由于它有以下的缺点，所以现在大都为合成离子交换树脂所替代：⒈化学稳定性较差，特别是对于碱性强的水，抵抗力很差；⒉机械强度不好，易碎；⒊交换容量小，小于合成离子交换树脂的1／3；⒋性能随原煤的品种而异,难保持稳定的产品质量。
二、离子交换树脂高分子化合物一般是由许多低分子化合物头尾相结合、连成一大串而形成的。
这些低分子化合物称为单体，此化合过程称为聚合或缩合。
离子交换树脂，根据其单体的种类，可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。
⒈苯乙烯系离子交换树脂苯乙烯系是现在我国电厂用得最广泛的一种，其制造工艺的第一步是用苯乙烯和二乙烯苯进行共聚。
工业用二乙烯苯常常是它的各种异构体（约40％～55％）和乙基乙烯的混合物。
所以在聚合时，实际上这些组成物均聚合在高分子内。
由于在一个二乙烯苯的分子上有两个可以聚合的乙烯基，它可以将两个苯乙烯聚合键交联起来，所以二乙烯苯称为架桥物质。
在市场上买到的离子交换树脂所标称的交联度（简写为DVB），就是指聚合时所用二乙烯苯的质量占苯乙烯总质量的百分率。
交联度的大小对聚合体的性能有很大的影响。
最显著的影响是它的机械强度和密度是随交联度的增大而加大的。
现在，由于水处理工艺的需要，常在合成离子交换树脂时直接制成小球状。
这种小球是将单体放在水溶液中，使其在悬浮状态下聚合而成。
由苯乙烯和二乙烯苯制得的是高分子化合物聚苯乙烯，还没有可交换离子的基团，是半成品，称为白球。
当将还些白球作进一步处理，引入带有可交换离子的基团后，即可得阴、阳离子交换树脂。
⑴苯乙烯系磺酸型阳离子交换树脂。
如将白球用浓硫酸处理，引入活性基团－SO3H，则可制得磺酸型阳离子交换树脂。
⑵苯乙烯系阴离子交换树脂。
它的制造方法是先将聚苯乙烯氯甲基化，然后胺化。
氯甲基化的方法为用无水氯化铝或氧化锌为催化剂，用氯甲醚处理（称为傅氏反应）。
如用叔胺处理此反应产物，即得季铵型强碱性阴离子交换剂，如用仲胺或伯胺处理，则生成的是弱碱性阴离子交换树脂。
强碱性阴离子交换剂分Ⅰ型和Ⅱ型。
Ⅰ型是用三甲胺｛(CH3)3N｝胺化而得, Ⅱ型则是用二甲基乙醇基胺｛(CH3)2NC2H4OH｝胺化而得。
Ⅰ型的碱性比Ⅱ型强，Ⅱ型的交换容量比Ⅰ型的大。
⒉丙烯酸系离子交换树脂丙烯酸系树脂的基体是由丙烯酸甲酯（或甲基丙烯酸甲酯）和二乙烯苯共聚而成。
⑴丙烯酸系羧酸树脂。
当将上述基体进行水解时，就可获得丙烯酸系羧树脂。
羧酸型树脂是弱酸性阳离子交换剂。
⑵丙烯酸系阴离子交换树脂。
当将上述基体用多胺进行胺化时，就可获得丙烯酸系阴离子交换树脂。
这样制得的产品是弱碱性。
因为它的每一个活性基团中有一个仲胺基和一个伯胺基，故其交换容量很大。
除了以上两种树脂外，基于基体组成的不同，还有酚醛型和环氧型等多种离子交换树脂。
⒊树脂的结构类型用普通聚合法制成的离子树脂都是由许多不规则的网状高分子构成的，类似凝胶，故称凝胶型树脂。
这种树脂的缺点是，抗氧化性和机械强度差，易受有机物污染等，所以后来又发展了许多其他类型的离子交换树脂，现分述如下：⑴大孔型树脂（MR型树脂）。
大孔型树脂是在本世纪50年代末制成的。
因其孔眼比凝胶型的大得多而得名。
普通凝胶型树脂的孔眼孔径平均为1～2nm，而大孔型的孔径在20～100nm以上。
凝胶型树脂的孔眼由高分子链和交联剂相键合而形成，这些孔眼不是其原有的，而是当它浸入水中时，由于活性基团发生水化而显示出来的。
大孔型树脂实际上由许多小块凝胶型树脂所构成，孔眼存在于这些小块凝胶之间。
不论是干的或湿的树脂，这些孔眼都可用电子显微镜看到。
大孔树脂的交联度通常要比凝胶型树脂的大，因为这样可制得抗氧化性好和机械强度高的树脂。
至于凝胶型树脂，如果其交联度太大，则由于树脂孔眼过小和反应缓慢等原因，就失掉实用价值。
对于大孔树脂来说，由于其大孔中有大量的表面积，离子很容易到达这里，所以可以补偿凝胶相中反应缓慢的过程。
实际上，由于大孔型树脂中的孔大，离子交换反应的速度加快，而且能抗有机物的污染（因为被截留的有机物容易在再生时通过这些孔道除去）。
大孔型树脂的缺点是交换容量较低，再生时酸、碱的用量较大和售价较贵等。
⑵第二代大孔型树脂。
这是在上述第一代大孔树脂基础上发展起来的新品种。
它是由小块凝胶型树脂构成的大孔型树脂，但在其制造过程中，孔眼的大小和孔隙度的多少都加以控制，使它们更符合实际应用的要求。
它的孔径比第一代大孔型树脂的小，孔隙率也较小（为1%～20%），第一代大孔型树脂的孔隙率通常为30%)。
这种新树脂的优点是与凝胶型树脂有相近的交换容量，有较快的反应速度，有比第一代大孔型树脂更好的物理性能、抗污染性能和抗渗透冲击性能等。
⑶超凝胶型树脂。
普通凝胶型树脂有机械强度较差的缺点，其原因是苯乙烯和二乙烯苯进行聚合反应时，通常是二乙烯苯首先反应完了，随后进行单独的苯乙烯分子间的聚合。
此时，聚合成的是线型高分子，机械强度较差，这是凝胶型树脂的薄弱环节。
在超凝胶型树脂的制造过程中，设法控制好苯乙烯和二乙烯苯之间的反应速度，不使产生单独由苯乙烯本身分子间产生聚合反应。
这样制得的树脂机械强度较好，可以与大孔树脂相比，价格和凝胶型树脂相近或相同。
⑷均孔型强碱性阴树脂。
此种树脂可防止有机物中毒，它是基于以下原理制取：树脂的有机物中毒原因之一是交联得不均匀，如果使交联均匀，所有孔眼的大小相近，在树脂内部不再有紧密区，树脂就不会中毒，但用二乙烯苯作交联剂时，由于苯乙烯和二乙烯苯是两种不同单体，所以聚合引起的不均匀性是不可避免的。
因此，在制取均孔型树脂时不用二乙烯苯作交联剂，而是在引入氯甲基时，利用傅氏反应的副反应，使树脂骨架上的氯甲基和邻近的苯环间和忝亚甲基桥。
这种交联不会集拢在一起，网孔较均匀，故称均孔型（也可称为等孔型）。
均孔型树脂对有机物的吸着是可逆的，所以不会被污染。
第二节离子交换树脂的命名一、全称有机合成离子交换树脂的全名称，由分类名称、骨架名称、基本名称三部分按顺序依次排序组成。
⑴分类名称。
按有机合成离子交换树脂本体的微孔形态分类，分为凝胶型、大孔型等。
⑵骨架名称。
按有机合成离子交换树脂骨架材料命名，分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
⑶基本名称。
基本名称为“离子交换树脂”。
凡属酸性反应的在基本名称前冠以“阳”字。
凡属碱性反应的在基本名称前冠以“阴”字。
按有机合成离子交换树脂的活性基团性质，分类强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性、螯合性等，分别在基本名称前冠以“强酸”、“弱酸”、“强碱”、“弱碱”、“螯合”等字样。
⑷全名称举例。
微孔形态为凝胶型；骨架材料为“苯乙烯－二乙烯苯”共聚体；活性基团为“强酸”性磺酸基团（SO3H）的阳离子交换树脂，全名称为“凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂”。
二、型号⑴有机合成离子交换树脂产品型号的命名原则。
有机合成离子交换树脂产品型号，以三位阿拉伯数字表示，凝胶型树脂的交联度值，用联接符号所联系的第四位阿拉伯数字表示。
凡属大孔型树脂，在型号前加“大”字的汉语拼音首位字母“D”。
凡属凝胶型树脂，在型号前不加任何字母。
⑵各位数字所代表的意义。
各位数字所代表的意义如下：第四位数字代表交联度（％）1)第一位数字活性基团代号见下表。
第一位数字活性基团代号2)第二位数字骨架代号3)产品型号举例：001×7 凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂，交联度为7%，产品旧型号“732”；D311 大孔型丙烯酸系弱碱阴离子交换树脂，产品旧型号为“703”。
第三节离子交换原理关于离子交换过程的机理很多，其中，最适于水处理工艺的，是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质，这种上观点认为，在离子交换树脂的高分子表面上有许多和胶体表面相似的双电层。
也就是说这里有两层离子，紧邻高分子表面的一层离子称为内层离子，在其外面是一层符号相反的离子层。
与胶体的命名法相似，我们常把和内层离子符号相同的离子称作同离子，符号相反的称反离子。
所以离子交换就是树脂中原有反离子和溶液中它种反离子相互交换位置。
根据胶体结构的概念，双电层中的反离子按其活动性的大小可划分为固定层和扩散层。
那些活动性能差，紧紧地被吸附在高分子表面的离子层，称为固定层，在其外侧，那些活动性较大，向溶液中逐渐扩散的反离子层，称为扩散层，因为这些反离子像地球上的大气一样，笼罩在高分子表面上，故又称为离子氛。
内层离子依靠化学键结合在高分子的骨架上，固定层中的反离子依靠异电荷的吸引力被固定着。
而在扩散层中的反离子，由于受到异电荷的吸引力较小，热运动比较显著，所以这些反离子有自高分子表面向溶液中渐渐扩散的现象。
当离子交换剂遇到含有电解质的水溶液时，电解质对其双电层有以下几种作用：⑴交换作用。
扩散层中反离子在溶液中的活动较自由，离子交换主要在此种反离子和溶液中其它反离子之间进行，但并不局限于此。
因动平衡的关系，溶液中的反离子会先交换至扩散层，然后再与固定层中的反离子互换位置。