电厂化学第三章1.ppt

第三章 离子交换树脂 第一节 离子交换树脂的合成和分类 一、离子交换树脂 离子交换树脂由三部分组成： （1）单体：单体是聚合成高分子化和物的低分子有机物。 如乙烯苯、甲基丙烯酸。 （2）交联剂：是固定树脂形状和增强树脂机械强度的成分。 如二乙烯苯。 交联剂在树脂内的百分含量，称为胶联度。 交联度=树脂内交联剂的含量/树脂的重量x100% 一般树脂的交联度在7%—12% （3）交换基团：指连接在单体上的具有活性的基团。如通过磺化反映 引入磺酸基—SO3H，通过胺化反应引入氨基。 离子交换树脂是由高聚物骨架（由单体和交联剂聚合而成）和连接在骨 架上的交换基团组成的。 二、树脂的合成 树脂制备过程可分为高分子聚合物骨架的制备和在高分子聚合物骨架上引入交换基团的两个反应阶段。例如，苯乙烯系树脂是以苯乙烯为单体、二乙烯苯为交联剂而聚合成的高分子聚合物骨架。 聚苯乙烯是苯乙烯系树脂的高分子骨架，也称白球（R）。 二乙烯苯在高聚物中起的是空间架桥作用，使聚合物形成网状交联，聚合物中二乙烯苯的含量愈多，白球的网状结构就愈坚固。白球制备出来以后，再将白球通过磺化反应、氯甲基反应和胺化反应，即可分别得到阳、阴离子交换树脂。 三、离子交换树脂的分类 1、按活性基团的性质分类 根据离子交换树脂所带活性基团的性质，可分为阳离子交换树脂 和阴离子交换树脂。按活性基团上的H+或OH-电离的强弱程度，又 可分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂；强碱性 阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 2、按离子交换树脂的孔型分类 （1）凝胶型树脂：这种网状聚合物呈透明或半透明的凝胶结构， 凝胶型树脂的网孔通常很小，平均孔径1-2nm，且大小不一。 （2）大孔型树脂：这种的制备方法与凝胶型树脂的不同点是在大 孔结构高分子聚合物骨架时加入致孔剂。 3、按单体种类分类 可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系等 离子交换树脂的命名 离子交换树脂产品型号是根据国家标准GBl631—1979《离子交换树 脂产品分类、命名及型号》而制定的。 离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基团）名称、基本名称 依次排列组成。基本名称为离子交换树脂。大孔型树脂在全名称前加“大孔” 两字。分类属酸性的，在基本名称前加“阳”字；分类属碱性的，在基本名 称前加“阴”字。 离子交换树脂产品的型号以三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产 品分类，第二位数字代表产品骨架组成，第三位数字为顺序号，用以区别 活性基团或交联剂的差异。代号数字的意义见下表。 * * 二乙烯苯 苯乙烯 CH=CH2 n —CH－CH2— …—CH—CH2— CH—… 聚苯乙烯 —CH—CH2— CH—… + 过氧化苯甲酰 CH=CH2 CH=CH2 m 苯乙烯树脂的制备 苯乙烯阳树脂的制备磺化反应： —CH—CH2— CH—… …—CH—CH2—CH— CH2—… SO3H SO3H —CH—CH2— CH—… …—CH—CH2—CH— CH2—… +H2SO4 聚苯乙烯 苯乙烯系磺酸型阳树脂 100℃，Ag2SO4 聚苯乙烯高分子骨架的制备： 苯乙烯阴树脂的制备氯甲基化反应： 氨化反应： ……—CH－CH2—…… 氯球 CH2CI 三甲基胺 + (CH3)3 ? N → ……—CH－CH2—…… CI CH2N? (CH3)3 苯乙烯季胺盐阴树脂 CH2CI ……—CH－CH2—…… 聚苯乙烯 +CH2OCH2CI→ 氯甲基醚 ……—CH－CH2—…… +CH3OH 氯甲基聚苯乙烯（氯球） 两性 5 氧化还原 螯合性 弱碱性 强碱性 弱酸性 强酸性 功能基 6 4 3 2 1 0 代号 表3.5.1 分类代号 表3.5.1 骨架代号 氯乙烯系 脲醛系 乙烯吡啶系 环氧系 酚醛系 丙烯酸系 苯乙烯系 骨架类型 6 5 4 3 2 1 0 代号 例如：001×7——(凝胶型)强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，交联度为7 。 110×4——(凝胶型)弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，交联度为4。 D201——大孔型强碱性苯乙稀系阴离子交换树脂。