阳离子交换树脂原理

阳离子交换树脂原理

离子交换树脂可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。

而阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂则可分为强碱性和弱碱性两类。人工合成的阳离子树脂的官能团是有机酸，并按照酸性的强弱，分为强酸性和弱酸性两类。强酸性的官能团是苯磺酸，弱酸性的官能团则包括有机磷酸、羟基酸和酚等。

酸主要以+的形式与其他阳离子进行交换。例如，用+与金属离子交换会使树脂变成盐的形式。强阳离子树脂除了酸形式R-O外，生产厂家也会以钠盐R-O的形式出售，分别称为氢型和钠型强阳离子交换树脂。

强酸性阳离子树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基−3，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−3，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。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和产生离子交换作用。

树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即使用化学药品使离子交换反应向相反的方向进行，使树脂的官能基团恢复到原来的状态，以便重复利用。例如，上述的阳离子树脂一般使用强酸进行再生处理，此时树脂释放出被吸附的阳离子并与H+结合，

进而恢复到原来的组成。

弱酸性阳离子树脂含有弱酸性基团，如羧基－，能在水中离解出H+而呈酸性，但因其解离程度不高，因此一般仅程弱酸性，故而属于弱酸性阳离子树脂。树脂离解后余下的负电基团，如－(R为碳氢链基团)，可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。

如上所述，此类树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解进而进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH值为5~14)起作用。这类树脂也是用酸进行再生，其再生性较强阳离子交换树脂更好。