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离子交换树脂简介 离子交换树脂发展历史 离子交换树脂的概念 离子交换树脂的分类 离子交换树脂的应用 1、离子交换树脂发展历史 离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料1935年英国Adams和 Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告， 开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。根据Adams和 Holmes的发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产并 在水的脱盐中得到了应用。 1944年 D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯 苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的 基础。 此后，Dow化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离 子交换树脂并实现了工业化；Rohm Hass公司的Kunin等人则进一步研 制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。 这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土 元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。 1、离子交换树脂发展历史 20世纪50年代末，国内外诸多单位几乎同时合成出大孔型 离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔型离子交换 树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有机污染的优点，因此 很快得到广泛的应用。 60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到 了进一步的发展，更为突出的是应用得到迅速的发展。除了传 统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得 到广泛的应用。 从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要的功能高 分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯合树脂、聚合物固 载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。这一最传统的功能高分 子材料正以崭新的姿态在21世纪发挥重要的作用。 2、离子交换树脂的概念 2.1离子交换树脂的定义 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网 状高分子材料，其外形一般为颗粒状。 不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机 溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。 常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.2nm。 2、离子交换树脂的概念 2.2离子交换树脂的结构 如右图所示，离子交换树脂是一 类带有可离子化基团的三维网状 高分子。 材料树脂由三部分组成： 三维空间结构的网络骨架 骨架上连接的可离子化的功能基团 功能基团上吸附的可交换的离子 聚苯乙烯型阳离子 交换树脂的示意图 2、离子交换树脂的概念 2.3 离子交换的原理 离子交换过程是被分离组分（即被提取、被纯化的离子或分子）在水 溶液与固体交换剂之间发生的一种化学计量分配过程，该过程遵循固一液 非均相扩散传质的普遍规律而又不同于传统分离过程。 当与溶液接触时，离子交换剂会与溶液中的特定离子进行交换，即离 子交换树脂上的可交换离子（阳离子或阴离子）被溶液中带同种电荷的特 定离子取代，而不溶性固体骨架在这一交换过程中不发生任何化学变化。 该过程一般可以用方程式表达为:R-B+A+ → R-A+B+（R代表树脂中除 可交换离子以外的其它部分，即惰性骨架与圆定基团；B为可交换离子；A+ 为待分离组分)。 离子交换原理示意图 3、离子交换树脂的分类 3.1 按交换基团的性质分类 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 强酸型 例：R—SO3H 中酸型 例：R—PO(OH)2 弱酸型 例：R—COOH 强碱型 例：R3—NCl 弱碱型 例：R—NH2、R—NR’H、R—NR’2 3、离子交换树脂的分类 阳离子交换树脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基 (—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团，其中的氢离子能 与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。 例如,苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳 离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表 树脂母体，其交换原理为 ： 2R-SO3H＋Ca2+ (R—SO3)2Ca＋2H+ 阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2) 或亚胺基(—NH2)等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可 与各种阴离子起交换作用，其交换原理为： R-N(CH3)3OH＋Cl-R N(CH3)3Cl＋OH- 硬水软化的原理 3、离子交换树脂的分类 3.2 按树脂的物理结构分类 不同物理结构离子交换树脂的模型 凝胶型 大孔型