离子交换树脂精品PPT课件

❖ 二、离子交换作用
❖ 1. 离子交换的机理
R SO3-H+ + Na+Cl-
机理：化学吸附
R SO3-Na+ + H+Cl-
历程： 与液固相反应的历程类似，
①溶液内离子扩散至树脂表面，
②由表面扩散到树脂内部，
③离子交换， ④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，
⑤被交换的离子再扩散至溶液中，
控制步骤为内扩散。
弱碱性环氧系阴离子树脂
出厂形式：游离胺型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
指标 60-70 ≥9.0 0.65-0.80
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
1.03-1.12 ≥95
主要用于水处理中除去Cl-、 SO4-等离子，柠檬酸、链霉素、 苹果酸、氨基酸等精制中除去 无机酸，提取有机酸和脱色， 并可回收铜、银离子。
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干) 湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml) 粒度(0.3151.25mm)
指标 54-62 ≥4.0 0.66-0.73 1.04-1.08 ≥95
主要用于纯水及高纯水制备、糖液脱色、生化制品，放射性元素的提炼。
大孔弱碱性丙烯酸系阴离子
出厂形式：钠型
指标名称
指标
含水量%
全交换容量 (mmol/g干)
60-65 ≥7.0
湿视密度 (g/ml) 0.65-0.75
湿真密度 (g/ml) 1.06-1.10
粒度(0.3151.25mm)
≥95
主要用于药物提取，苦咸水 净化处理，糖液除酸脱色, 金属提取等
（二）根据高分子基体（即骨架）分： ❖ 苯乙烯体系树脂 ❖ 丙烯酸—甲基丙烯酸酯体系树脂 ❖ 苯酚—间苯二胺体系树脂 ❖ 环氧氯丙烷体系树脂 （三）特殊的离子交换树脂 按性能分: ❖ 1、螯合树脂 ❖ 2、两性离子交换树脂 ❖ 3、耐热性离子交换树脂 ❖ 4、氧化还原树脂
❖ 大孔树脂比小孔树脂容量大。
❖ 树脂组成中，引入较多的官能团，以提高其交换 容量。
（3） 再生： ❖ 再生是使用过程中的一个重要步骤，是评价
离子交换树脂的一个重要指标。
❖ 再生容易好，再生速率快好。
❖ 离子交换树脂的交换过程和再生过程是可逆 反应。
❖ 阳离子交换树脂：
a.用盐再生：
RSO3H + Na+Cl-
❖ 一般说：加大交联度、减小粒度，机械强度 提高
（2） 交换容量： ❖ 交换容量是表示树脂交换能力大小的量，
常以每克干树脂能交换的离子毫克当量数表示。 ❖ 用途不同，对交换容量要求也不同。
如：用于软化水的树脂，交换容量则以高为好； 而用作催化剂的树脂，交换容量则不宜过高。
❖ 一般说：加大交联度提高了机械强度，同时降低 了交换容量，甚至可失去交换能力。
或R－SO3 － + Na+
RSO3Na + HCl
RSO3Na
❖ b.用酸再生：
❖ RSO3Na + HCl
RSO3H + NaCl
❖ 即 H+
Na+
Fra Baidu bibliotek
❖
❖ 阴离子交换树脂：
❖ RO－H－N+（CH3）3OH－
RN（CH3）3+ +
❖ R3C－l N+（NCaOHH3）3OH + NaCl
R－N（CH3）
出厂形式：氢型
弱酸性酚醛系阳离子交换树脂
指标名称
交换当量 mmol/g 水份 % 膨胀率% 湿视密度g/ml 粒度%(0.3151.25)mm 机械强度%
指标 ≥4.0 60-80 ≤55.2 1.05-1.15
≥95
≥95
主要用于链霉素、土霉素、四环素 等抗生素的脱色，氨基酸和糖类的 脱色及提纯，维生素B12蛋白酶的 回收
❖ 离子交换树脂已广泛应用工业、农业、 医药、试剂和有机反应的催化剂和元素 的提纯富集等各个领域中。
❖ 有多种分类方法：
（一）根据离解的基团的性质，可分为 ：
❖ 1、阳离子交换树脂
❖ 〈1〉强酸性（聚苯乙烯系），
❖
交换基：磺酸 －SO3H
❖ 〈2〉中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：—P=O(OH)2
❖ 〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系）
❖
交换基：羧基—COOH或酚基—OH
出厂形式：钠型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
指标 45-53 ≥4.5 0.77-0.87 1.25-1.29 ≥95
001×7苯乙烯系强酸性离子交换树脂
❖ 再 N（生C：HR3）－3NO（HC+H3N）a3CCll + NaOH
R－
❖ 即： OH－
Cl－
离子交换设备
三．离子交换树脂的合成
（一） 强酸性阳离子交换树脂 ❖ 以-SO3H基作离子交换基因的离子交换树脂
❖ 目前所有制品都是苯乙烯体系的树脂。
R SO3H + NaCl H型
RSO3 Na + HCl Na 型
❖ 2．离子交换树脂评价指标：
❖ 机械强度----好 ❖ 交换容量----适当 ❖ 交换速度----快 ❖ 再生速率----快
❖ （1） 机械强度：
❖ 应有良好的机械强度，以免在装柱使用过程 中，树脂颗粒破碎，结构破坏。
❖ 其机械强度是由高分子骨架的化学结构和交 联度、骨架空间结构、颗粒粒度和形状决定 的
用于：硬水软化、脱盐水、纯 水制备、稀有元素分离、分离 和提取氨基酸制糖、制药可作 为催化剂和脱水剂
❖ 2、阴离子交换树脂
❖ 〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系）
交换基：
季胺N+X
P+ X
叔胺 N R
R
❖ 〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系） 交换基：氨基—NH2
.主要性能指标：
D201大孔强碱性阴离子
出厂形式：氯型
❖ 一、定义和分类
离子交换树脂是由交联结构的高分子骨 架与能离解的基团两个基本组分所构成的 不溶性、多孔的、固体高分子电解质。
❖ 功能：它能在液相中与带相同电荷的离子 进行交换反应，此交换反应是可逆的，即 可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有 状态，可供再次利用（再生）。
SO3H + NaCl
SO3Na + HCl
第二章、离子交换树脂
一、定义和分类 二、离子交换作用 三、合成方法 四、应用
思考题：
❖ 1.什么是离子交换树脂？ ❖ 2.举例说明离子交换树脂的类型。 ❖ 3.写出聚苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂
的合成路线。 ❖ 4.说明离子交换树脂的离子交换机理。 ❖ 5.评价离子交换树脂的性能指标有哪些？ ❖ 6. 说明离子交换树脂的用途。