阳离子交换树脂

和一般固体酸、固体碱催化剂相比
优点是：
• a:反应条件温和； • b:催化剂的孔结构易合成控制，反应界面大。
缺点是：
• a:耐热性（限120℃以下使用）比无机催化剂低 许多， • b:酸碱强度比一般的液体强酸、碱要小，所以 反应的活性要低于后者。
合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水 解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替 无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。 如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会 被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。 甲基叔丁基醚(MTBE)的制备，就是用大孔型离 子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成， 代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
• （3）可实现生产连续化 • 大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构 ，其体积受溶剂作用的影响很小。因此， 适用于填充柱操作，实现生产连续化。在 较低的压力下可以达到较高的流速，并可 使用极性差别很大的反应溶剂。
• （4）节省建设投资 • 酸性树脂催化剂与低分子酸催化剂相比，酸 部位处于树脂的内部，消除了酸与反应器壁 的接触，避免了酸对反应器壁腐蚀的麻烦。 因此，所用的设备和装置不必选用高度防腐 的昂贵材料，从而可以节省建设投资
离子交换树脂
化学工程 赵天宝
聚氨酯（PU）蒙脱土（MMT）纳米复合新技术 及性能研究与催化剂的制备和应用没有太 大的联系，但是其中也会涉及到。 在改性蒙脱土的测量当中应用到（阳离子 交换容量）CEC测定的方法，有机阳离子交 换树脂是一种催化剂。
• 离子交换树脂
一类带有活性基团 的网状结构的高分 子化合物，如苯乙 烯系树脂、丙烯酸 系树脂。
强酸性阳离子交换树脂：Fe ＞Mg 2+ ＞K + ＞Na + ＞H +
3+＞Al 3+
＞Ca
3+
2+
弱酸性阳离子交换树脂：H + ＞Fe Ca 2+ ＞Mg 2+ ＞K + ＞Na +
3+
＞Al
＞
化合价越大的离子被交换（吸附）的能力越 强；在同价离子中则优先交换原子序数大的离子
作为催化剂的优点
• （1）催化活性可调 • 离子交换树脂能根据不同的应用场合制成 不同形状、结构和负载容量的树脂催化剂 。大孔树脂的活性基团一般处于大孔的表 面上，容易为反应物所接触。
（2）适用于气／液相反应，也可用于非水体系
• 离子交换树脂的颗粒状和多孔结构使其适用于气相和液相 反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理 性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法 从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用 后需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，同时 避免了废酸、碱液体对环境的污染。此外，也避免了使用 硫酸时，由于其强的氧化性，脱水性和磺化性引起的不必 要的副反应。
阳离子交换树脂 强酸性（聚苯乙烯系）， 交换基：磺酸 －SO3H 中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：—P=O(OH)2 弱酸性（甲基丙烯酸系） 交换基：羧基—COOH或酚基—OH
制备
• 在共聚物中引入不同的官能团即可制得阳离子树 脂和阴离子树脂。 • 如使用硫酸将共聚物中的苯环磺化即可制得强酸 型阳离子树脂， • 而引入羧基则制得弱酸性阳离子树脂。对于强碱 性离子树脂则可通过在共聚物中引入季铵基而制 得
离子交换树脂的类型
• 按骨架结构不同：凝胶型(干态无孔，吸水 后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿 或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、 更多的孔)。 • 根据所带的功能基团的特性：阳离子交换 树脂（带酸性功能基，能与阳离子进行交 换）、阴离子交换树脂（带碱性功能基， 能与阴离子进行交换）和其它树脂。
结论
1.采用强酸性阳离子交换树脂催化剂合成乙酸己 酯，催化活性高，反应时间短，反应条件温和。 2.强酸性阳离子交换树脂性质稳定，价廉易 得，易于保存，使用方便。 3.酯化反应液不需碱洗、水洗等工序，后处理工 艺简单，大大减少了废液排放，不污染环境。 4.催化剂留在反应器内可直接回用，是一种高效、 经济、环保型的酯化反应催化剂。
催化作用与性能
• 离子交换树脂催化剂作为固体酸、碱催化 剂与均相溶液中的硫酸、盐酸、氢氧化钠 （钾）这些常规的酸、碱催化剂的作用是 一样的。 • 离子交换树脂的催化性能介于低分子量的 酸、碱均相体系和无机固体酸、碱催化体 系之间。
选择性
离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是 不相同的，例如在常温、低浓度水溶液中，树脂 对一些常见离子的选择性为：
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