离子交换树脂教学.ppt

吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。

离子交换树脂是一种可以与接触的介质进行离子
交换的高分子，它本身不溶解于介质中，只有相
关的离子与介质交换。离子交换树脂定义和分类
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状交联聚合物

交联结构的高分子骨架（不溶不熔）
可离子化功能基团

特点：
高机械强度、高交换容量、足够亲水性、足够大的孔径、高的热稳定性、化学稳定性和渗透稳定性、合适的粒度分布2．交联度：以7~10%为宜
球形珠状颗粒，颗粒直径。树脂的网络骨架聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图8离子交换树脂由三部分组成：

三维空间结构的网络骨架
骨架上连接的固定离子
反应离子（可交换离子）

网络骨架弱碱：R—NH2
强碱：强碱Ⅰ、Ⅱ型（1）按树脂的孔结构分类
离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。（一）凝胶型离子交换树脂

外观透明、均相、树脂表面光滑，球粒内部没有大的毛细孔。
在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔，无机小分子可自由通过；在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过。所以，这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。

优点：体积交换容量大、生成工艺简单、成本低；
缺点：耐渗透强度差、抗有机污染性差（二）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。
特点：是在树脂内部存在大量的毛细孔。无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀时，这种毛细孔都不会消失，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。其孔径一般为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百平方米，因此其吸附功能十分显著。
优点：耐渗透强度高、抗有机污染性好，可交换分子
量大的离子
缺点：体积交换容量小、生成工艺复杂、再生费用高（三）载体型离子交换树脂

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。
（2）按可交换离子的种类
离子交换树脂分为阳离子型和阴离子型。001×7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂弱酸性酚醛系阳离子交换树脂（二）阴离子交换树脂

〈1〉强碱性（聚苯乙烯系）
交换基：
季胺季磷

〈2〉弱碱性（聚苯乙烯系）

交换基：伯胺-NH2、仲胺-NHR、

叔胺D201大孔强碱性阴离子大孔弱碱性丙烯酸系阴离子弱碱性环氧系阴离子树脂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
离子交换树脂的合成磺化过程强酸型阳离子交换树脂的制备实例：
将1gBPO溶于80g苯乙烯与20g二乙烯基苯（纯度50％）的混合单体中。搅拌下加入含有5g明胶的500mL去离子水中，分散至所预计的粒度。从70℃逐步升温至95℃，反应8～10h，得球状共聚物。过滤、水洗后于100～120℃下烘干。即成“白球”。将100g干燥球状共聚物置于二氯乙烷中溶胀。加
入500g浓硫酸（98％），于95～100℃下加热磺化5～
10h。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢
洗去。然后用氢氧化钠处理，使之转换成Na型树脂，
即得成品。
这种树脂的交换容量约为5mmol/g。NaOH（2）弱酸型阳离子交换树脂的制备

弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架，
因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：
将1gBPO溶于90g丙烯酸甲酯和10g二乙烯基
苯的混合物中。搅拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯
醇的500mL去离子水中，分散成所需的粒度。60℃
下保温反应5～10h。反应结束后冷却至室温，过滤、水洗，于100℃下干燥。
将经干燥的树脂置于2L浓度为lmol/L的氢氧化
钠乙醇溶液中，加热回流约10h，然后冷却过滤，用
水和稀盐酸洗涤，再用水洗涤数次，最后在100℃下
干燥，即得成品。可离子交换
功能基团（3）强碱型阴离子交换树脂的制备
强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化，然后利用氯甲基的活泼氯，定量地与各种胺进行胺基化反应。第一步：氯甲基化强碱型阴离子交换树脂制备实例：
将1gBPO溶于85g苯乙烯与15g二乙烯基苯的混合单体中，在搅拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇的500mL去离子水中，分散成所需的粒度。在80℃下搅拌反应5～10h，得球粒聚合物。过滤洗涤后，于100～125℃下干燥。
将所得聚合物在100g二氯乙烷中加热溶胀，冷却后加入200g氯甲醚，50g无水ZnCl2，50～55℃下加热5h。冷却后投入水中，分解过剩的氯甲醚，然后过滤、水洗，并于100℃下干燥。取上述氯甲基化树脂100g，加入500mL20％二甲基乙醇胺水溶液中，在60℃下胺化4h。冷却后，过滤