实验十四 阳离子交换树脂的制备
离子交换树脂实验报告
离子交换树脂实验报告离子交换树脂实验报告离子交换树脂是一种常见的化学材料，广泛应用于水处理、制药、食品加工等领域。
本次实验旨在探究离子交换树脂的性质和应用，通过实验结果的分析和讨论，深入理解离子交换树脂在实际应用中的作用和优势。
实验一：离子交换树脂的制备方法首先，我们需要了解离子交换树脂的制备方法。
离子交换树脂的制备主要分为两个步骤：基质的制备和功能团的引入。
基质的制备通常采用聚合物材料，如聚苯乙烯或聚丙烯。
而功能团的引入则是通过化学反应将具有特定离子交换性质的基团引入到基质中。
实验二：离子交换树脂的离子交换性能测试为了测试离子交换树脂的离子交换性能，我们选择了常见的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行实验。
首先，我们将阳离子交换树脂置于一定体积的钠盐溶液中，观察树脂对钠离子的吸附情况。
实验结果显示，阳离子交换树脂能够有效吸附钠离子，使溶液中的钠离子浓度显著降低。
接下来，我们将阴离子交换树脂置于一定体积的氯化钠溶液中，观察树脂对氯离子的吸附情况。
实验结果显示，阴离子交换树脂能够有效吸附氯离子，使溶液中的氯离子浓度显著降低。
通过这两个实验，我们可以看出离子交换树脂对离子的选择性吸附具有很好的效果。
这也是离子交换树脂在水处理和离子分离中得到广泛应用的原因之一。
实验三：离子交换树脂的应用案例离子交换树脂在实际应用中有着广泛的应用案例。
其中，水处理是最常见的应用之一。
通过使用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，可以有效去除水中的阳离子和阴离子，改善水质。
此外，离子交换树脂还可以用于制药工业中的药物纯化、食品加工中的成分分离等领域。
实验四：离子交换树脂的再生与回收利用离子交换树脂在使用一段时间后，会因为吸附饱和而失去吸附能力。
因此，离子交换树脂的再生和回收利用成为一个重要的问题。
目前，常见的再生方法包括酸再生和碱再生。
通过将吸附在树脂上的离子用酸或碱溶液进行洗脱，可以使离子交换树脂恢复到初始的吸附能力。
这种再生方法不仅可以延长离子交换树脂的使用寿命，还可以减少对环境的污染。
阳离子交换树脂课件
合成设备
搅拌器
。
反应釜
洗涤槽 干燥箱
CHAPTER
阳离子交换树脂的性能与表 征
物理性能
01
02
03
稳定性
粒度分布
密度
化学性能
交联度
活性基团
抗污染性能
吸附性能
吸附动力学
阳离子交换树脂对目标离子的吸 附速度和过程。
吸附等温线
描述阳离子交换树脂对目标离子 吸附量与溶液浓度的关系。
选择性吸附
阳离子交换树脂对不同离子的选 择性吸附能力。
历史与发展
历史
发展
CHAPTER
阳离子交换树脂的制备与合 成
制备方法
悬浮聚合法
溶液聚合法 乳液聚合法
合成原料
01
02
03
04
单体
引发剂
分散剂
溶剂
合成过程
1. 将单体、引发剂、分散剂等混合， 搅拌均匀。
3. 聚合反应完成后，将树脂颗粒洗涤、 干燥、筛分，得到阳离子交换树脂。
2. 将混合物加热至适当温度，引发聚 合反应。
纳米化
复合化
应用领域的拓展
01
环保领域
02
能源领域
03
生命科学领域
未来发展方向与挑战
高效能与低成本
1
新功能开发
2
循环利用与可持续发展
3
WATCHING
阳离子交换树脂课件
• 阳离子交换树脂简介 • 阳离子交换树脂的制备与合成 • 阳离子交换树脂的性能与表征 • 阳离子交换树脂的应用 • 阳离子交换树脂的再生与循环利用 • 阳离子交换树脂的发展趋势与展望
CHAPTER
阳离子交换树脂简介
强酸型阳离子交换树脂的制备及交换容量测定
强酸型阳离子交换树脂的制备及交换容量测定强酸型阳离子交换树脂，听起来是不是很高大上？其实说白了，它就是一种能够吸附并交换溶液中阳离子的材料，专门用来在化学反应中把某些特定的阳离子“抓住”然后换成其他的。
这玩意儿在水处理、化学分析，甚至在生活中都能见到，比如家里的软水器，它就利用了这种树脂来过滤水中的硬度离子，保证你洗澡的时候水不会“硬邦邦”的。
所以呀，咱们今天要聊的就是这种树脂是怎么做出来的，怎么测它的交换容量，听起来是不是又神秘又有趣？首先啊，要制作这种强酸型阳离子交换树脂，得从合成树脂开始。
这些树脂一般是由一些叫做聚合物的化学物质组成，你可以把它想象成是一个很长的“塑料链”，这链子上有很多能够吸引阳离子的“小钩子”。
这些“小钩子”就是树脂的“活性位点”，它们能和溶液中的阳离子交换位置。
简单点说，就像是你把冰箱里的瓶装饮料换成了水杯，原来放在那的瓶子就是阳离子，而水杯就是树脂上的活性位点。
不过呢，要做成这种强酸型的树脂，光有聚合物是不够的，还得加入一些特殊的酸性基团。
你可以理解为把聚合物这条“塑料链”给装饰一番，挂上一些“酸酸”的标签。
这样，树脂就成了强酸型的，能够轻松吸附水中的钙、镁等阳离子，把它们从水里“赶走”，换上钠离子啥的。
那这个过程就好比你做个大扫除，把那些不受欢迎的家伙清理出门，换上一些你喜欢的东西。
要是你想知道这块儿树脂到底有多强，得用“交换容量”这个指标来衡量。
交换容量简单来说，就是这块树脂能交换多少离子的能力，越高表示它吸附能力越强。
这就像是你家里的垃圾桶一样，如果桶很大，你丢的东西就多，垃圾桶能装的垃圾越多，容量就越大。
所以呀，测量交换容量就得看看树脂吸附离子的数量，通常是通过做一个实验来完成的。
实验的过程也不复杂，基本就是把树脂泡在含有某些已知阳离子的溶液里，然后等它吸附一段时间。
接着呢，取出树脂，把它吸附的离子通过一些化学方法给洗掉，最后测量这些被洗掉的离子的浓度，得出交换容量。
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。
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
阴阳离子交换树脂
【新树脂的预处理】新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。
当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。
所以，新树脂在投运前要进行预处理。
1、阳离子树脂的预处理：首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐水中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色；其次再用2-4%NaOH溶液，其量与上相同，在其中浸泡2-4小时（或小流量清洗），放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接近中性为止；最后用5%HCL溶液，其量亦与上同，浸泡4-8小时，放尽酸液，用清水漂流至中性待用。
2、阴离子树脂的预处理：首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐水中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色；而后用5%HCL浸泡4-8小时，然后放尽酸液，用水清洗至中性；而后用2%-4% NaOH溶液浸泡4-8小时后，放尽碱液，用清水洗至中性待用。
分类产品名称功能基团体积交换容量mmol/ml≥出场形式国外树脂对应牌号主要用途强酸性苯乙烯系阳离子树脂001*4-SO3H 4.50 Na+AmberliteIR-118高纯水制备及抗菌素提炼等002-scAmberliteIR-122抗菌素提取与D113SC配套双层床大孔弱酸性丙烯酸系阳离子树脂D111-COOH9.5H+AmberliteIRC-84循环水处理、废水处理、脱色110 11.5AmberliteIRC-84用于提取链霉素及分离碱性抗菌素、硬水软化、纯水制备122 4.00用于提纯维生素B12、钼酸铵精制、链霉素、土霉素、四环素等抗菌素的脱色味精脱色强碱性苯乙烯系阴离子树脂201*4 -N+/(CH3)3 3.80CL-AmberliteIRA-401纯水、高纯水置备、糖液脱色、生化制品的制备等202-N+/(CH3)2\C2H4OH3.10AmberliteIRA-900纯水制备、配套双层床大孔强碱性苯乙烯系阴离子树脂D296 3.60CL-用于有机物脱色和纯水制备D202-N+/(CH3)2\C2H4OH3.50AmberliteIRA-910纯水制备、放射性元素提取、稀有元素分离大孔弱碱性苯乙烯系阴离子树脂330-N+/(CH3)2.H2O9.00WofatitL-165用在链霉素提炼中起中和作用、也可用于中和有机酸及用于制备纯水离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。
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。
离子交换树脂实验报告
一、实验目的1. 了解离子交换树脂的制备方法及特点。
2. 掌握离子交换树脂的离子交换原理和操作方法。
3. 通过实验验证离子交换树脂在水中去除特定离子的效果。
二、实验原理离子交换树脂是一种具有离子交换功能的高分子聚合物，其内部含有可交换的离子基团。
当离子交换树脂与含有目标离子的溶液接触时，树脂上的可交换离子与溶液中的目标离子发生交换反应，从而达到去除目标离子的目的。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 离子交换树脂（阳离子交换树脂、阴离子交换树脂）- 硫酸铜溶液（CuSO4）- 氯化钠溶液（NaCl）- 蒸馏水- 氢氧化钠溶液（NaOH）- 盐酸溶液（HCl）2. 实验仪器：- 离子交换柱- 离子交换树脂预处理装置- 恒温水浴锅- pH计- 电子天平- 移液管- 烧杯- 玻璃棒四、实验步骤1. 树脂预处理：将离子交换树脂用蒸馏水浸泡过夜，然后用盐酸溶液浸泡一段时间，再用蒸馏水冲洗至中性。
2. 树脂装柱：将预处理好的离子交换树脂装入离子交换柱中，并用蒸馏水冲洗至流出液pH值为中性。
3. 离子交换实验：a. 阳离子交换实验：将硫酸铜溶液加入离子交换柱中，待溶液流出后，用氢氧化钠溶液浸泡树脂，使树脂中的铜离子与钠离子发生交换。
b. 阴离子交换实验：将氯化钠溶液加入离子交换柱中，待溶液流出后，用氢氧化钠溶液浸泡树脂，使树脂中的氯离子与钠离子发生交换。
4. 检测与分析：使用pH计检测流出液的pH值，并用离子色谱法检测流出液中铜离子和氯离子的含量，分析离子交换效果。
五、实验结果与分析1. 阳离子交换实验：- 树脂对铜离子的交换效果良好，流出液的pH值从2.0降至7.0，说明树脂已成功去除铜离子。
- 离子色谱法检测结果显示，流出液中铜离子含量低于检测限，说明树脂已达到较好的去除效果。
2. 阴离子交换实验：- 树脂对氯离子的交换效果良好，流出液的pH值从7.0降至5.0，说明树脂已成功去除氯离子。
- 离子色谱法检测结果显示，流出液中氯离子含量低于检测限，说明树脂已达到较好的去除效果。
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
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。
离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架
离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架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。
离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。
同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。
从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
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。
树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。
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。
我国化工部规定(HG2-884-76)，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的分类：0 代表强酸性，1代表弱酸性，2代表强碱性，3代表弱碱性，4代表螯合性，5代表两性，6代表氧化还原。
第二位数字代表不同的骨架结构：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表环氧系等。
阳离子交换树脂制备资料
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。
阳离子交换树脂的制备流程
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上海阳离子交换树脂 制备
上海阳离子交换树脂制备阳离子交换树脂是一种可靠的材料，通常用于制备高纯度化合物或对离子进行分离和提纯。
在这篇文章中，我们将深入了解关于上海阳离子交换树脂制备的一些信息。
1. 概述阳离子交换树脂是通过一种带正电电荷的功能团与带负电荷的离子交换的树脂。
它的制备过程主要是通过一个或多个功能团的固定和聚合来实现的。
制备阳离子交换树脂的方法和技术非常多样化，例如高温变形、铸模聚合、逆相溶剂法等。
在制备阳离子交换树脂时，需要从注入的单体中选择适当的功能团，并对它们进行变性、功能化或改性，以便获得特定的结构和性质。
这些功能团通常包括胺、醇、醚、硫醇等。
（1）离子交换离子交换法是将矿物沉积物等天然物质放在盐酸或硝酸中，以脱离不需要的离子，然后用纯水洗净。
这样就获得了一个精良的离子交换体，可以将阳离子交换树脂作为替代品用于离子交换。
（2）聚合聚合是制备阳离子交换树脂的主要方法之一。
目前，热固性聚合、自由基反应聚合和离子诱导聚合等方法被广泛地应用于阳离子交换树脂的制备中。
这些方法中的一个基本原理是在反应过程中，所选用的单体会与另一种或多种单体结合，形成聚合体。
其中，离子诱导聚合法是一种最常见的方法。
该方法首先制备一种含有小分子离子的水溶液，例如硫酸钠、硫酸铵等。
然后，将所需的单体和交联剂混合，并在离子水溶液中加入反应物，在恒定温度下进行聚合反应。
上海阳离子交换树脂的性质主要包括以下几个方面：交换量是指树脂可以交换的离子数量。
它可以通过向树脂中加入不同浓度的离子溶液来测定。
（2）平衡吸附平衡吸附是指树脂吸附达到平衡时，吸附所需的时间。
平衡吸附取决于树脂中的功能团和离子之间的吸附速度。
（3）pH范围pH范围是指阳离子交换树脂可以耐受的pH范围。
这通常取决于固定在树脂上的功能团的pKa值。
（4）交换速率交换速率是指阳离子交换树脂对于待提取的离子的交换速度。
它取决于树脂中交换位点的可用性和吸附速度。
总之，上海阳离子交换树脂的制备非常关键，它的性质和制备方法会对物质的分离和纯化产生重要影响。
强弱酸型阳离子交换树脂的制备
强酸型和弱酸型阳离子交换树脂的制备方法如下：
强酸型阳离子交换树脂的制备：
1. 聚合型：利用苯乙烯与二乙嫦基苯共聚成网状聚苯乙烯小球，然后磺化制备得到强酸型阳离子交换树脂。
2. 缩合型：利用硫酸磺化苯酚，使苯环上带有一个磺酸基，然后再用甲醛与其发生缩合反应，得到强酸型阳离子交换树脂。
弱酸型阳离子交换树脂的制备：
1. 聚合型：利用丙烯酸酯单体以二乙烯基苯为交联剂引发聚合，而后水解就可以得到含有羧基的弱酸性离子交换树脂。
具体反应中，采用丙烯酸酯类单体是因为丙烯酸类单体聚合时，丙烯酸是水溶性的，不能进行悬浮聚合成球。
而使用其酯类经悬浮聚合成球后，再通过水解反应形成羟基，即可得到弱酸型阳离子交换树脂。
2. 缩合型：通过具有羟基取代的苯酚与甲醛缩合而得到具有羧基的弱酸型阳离子交换树脂。
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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 CH2CH
CH CH2
CH2CH CH2CH
CH CH CH2CH CH2CH
CH CH2
CH2
CH2CH CH2CH
CH
.
R.
2
CH CH2CH
CH CH2R
CH2
CH2CH CH2CH
CH
R
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 CH2CH
CH CH2
CH2
CH2CH CH2CH
CH
R
24
CH2CH CH2CH
CH CH2R
CH2
CH2CH CH2CH
CH
R
SO3H
SO3H
SO3H
SO3H
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：
M
SO
3-H
+
Na +Cl -
+SO 3-Na
+
M +
HCl
其中M 为树脂母体。
仪器与试剂
搅拌器、三口瓶、三角烧瓶、抽滤漏斗、砂芯漏斗等
苯乙烯、二乙烯苯、过氧化苯甲酰(BPO)、浓硫酸、二氯乙烷、丙酮、硫酸银、聚乙烯醇水溶液、氯化钠。
实验步骤
1 苯乙烯与二乙烯苯悬浮共聚（白球制备）
往三口烧瓶中加入120毫升去离子水和5ml 10%聚乙烯醇溶液，在三角烧瓶中加入20ml苯乙烯，4 ml二乙烯苯和0.3g BPO，摇动至BPO溶解后倒入三口瓶中，开动搅拌控制一定的搅拌速度使单体分散成一定大小的珠子，在80o
C左右反应2h。
洗涤、过滤、真空干燥备用。
2 白球磺化
在三口瓶中放在称量好的干燥白球约5g，加入30ml二氯乙烷，在60o C溶胀半小时，然后升温至70o
C，然后顺序加入0.25g Ag 2SO 4、30 ml 98% 浓H 2SO 4，并在15min 分钟内加了完毕。
然后升温至80 o
C，反应2~3小时。
降温至室温，缓慢加入50 ml 25~30%稀硫酸到三口瓶中，并使体系温度降至室温后，加入200 ml 蒸馏水，搅拌几分钟后，用抽滤漏斗；在加入200ml 蒸馏水洗涤，搅拌10分钟，测定pH 值；如果pH 值小于5则继续 洗涤-干燥的过程，直到溶液pH 值大于5。
所得产物经过最后干燥即得强酸性阳离子交换树脂。
3 红外光谱分析
分别取少量交联聚苯乙烯白球和强酸性阳离子交换树脂，加入到大约0.1g 光谱级KBr 晶体粉末中，在玛瑙研钵中研磨，直至KBr 失去晶体光泽为止。
在压片机上分别将样品压制成盐片。
随后用Nicolet Avatar 370型傅立叶变换光谱仪记录此样品的分子振动光谱。
4 测定树脂交换当量
树脂交换当量表明了树脂离子交换能力的大小，有两种表示方法：一是每克干树脂能交换离子的毫克当量数，单位 mmol/g；另一种是指每毫升树脂能交换的毫克当量数，单位mmol/g，一般用浸泡的方法测定交换的离子数量。
称取三份1g左右经过充分干燥的阳离子交换树脂（精确到mg），分别放入250 ml的锥形瓶中，加入1N NaCl溶液100ml浸泡1～1.5h，树脂转化为Na型，交换下来的H+离子以HCl形式存在于溶液中，分别加入酚酞指示剂3滴，以0.1N的标准NaOH溶液滴定至微红色。
记录所需溶液体积，并计算出交换当量。
结果与讨论
苯乙烯和二乙烯苯悬浮聚合所得的珠状共聚物的颗粒大小可以通过分散剂的用量和搅拌速度来控制，最好直径控制在0.1～0.2 mm左右。
为了提高树脂交换当量，磺化反应必须深入白球内部，但在用二氯乙烷溶胀和磺化反应时，搅拌要均匀，以防珠子变形或者破碎。
另外，磺化温度不宜过高，滴加浓硫酸速度要慢，因为浓硫酸有强氧化性，会使产物颜色变深。
洗涤磺化产物时，浓硫酸遇水会放出大量的热，要避免局部过热。
而且高温下会产生出去磺酸基的可逆反应，降低了产物的离子交换当量。
思考题
1 如何提高产物的离子交换当量？
2 白球的大小对离子交换当量有何影响？
参考资料
1 D Braun著，黄葆同等译 聚合物合成与表征技术，科学出版社，198
2 胡学贵主编，高分子化学及工艺学，化学工业出版社，1991
3 张兴英主编，高分子科学实验，化学工业出版社，2004
4 吴刚主编，材料结构表征及应用，化学工业出版社，2002。
