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离子交换树脂的种类

离子交换剂是指具有离子交换能力的固体物质，依其可交换离子的种类，可分为阳

离子剂和阴离子剂两大类。最主要的当属合成树脂。离子交换树脂可分别按照功

能、内部结构、聚合物单体种类和用途分类。其中，以功能和内部结构分类为主流

方式，故此处以这两种分类方式对离子交换树脂的种类作出说明。

1按功能分类

1.1阳离子交换树脂

首先，离子交换树脂可分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中

的阳离子和阴离子进行离子交换。而阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离

子树脂则可分为强碱性和弱碱性两类。人工合成的阳离子树脂的官能团是有机酸，

并按照酸性的强弱，分为强酸性和弱酸性两类。强酸性的官能团是苯磺酸，弱酸性

的官能团则包括有机磷酸、羟基酸和酚等。酸主要以的形式与其他阳离子进行交

换。例如，用金属离子交换会使树脂变成盐的形式。强阳离子树脂除了酸形式R-

O外，生产厂家也会以钠盐R-O的形式出售，分别称为氢型和钠型强阳离子交换

树脂。

强酸性阳离子树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基，容易在溶液中离解出，故

呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如，能吸附结合溶液中的其他阳

离子。这两个反应使树脂中的与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能

力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间

后，要进行再生处理，即使用化学药品使离子交换反应向相反的方向进行，使树脂

的官能基团恢复到原来的状态，以便重复利用。例如，上述的阳离子树脂一般使用

强酸进行再生处理，此时树脂释放出被吸附的阳离子并与结合，进而恢复到原来

的组成。

弱酸性阳离子树脂含有弱酸性基团，如羧基，能在水中离解出而呈酸性，但因其

解离程度不高，因此一般仅程弱酸性，故而属于弱酸性阳离子树脂。树脂离解后余

下的负电基团，如(R为碳氢链基团，可与溶液中的其他阳离子吸附结

合，从而产生阳离子交换作用。如上所述，此类树脂的酸性即离解性较弱，在低

pH下难以离解进而进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH值为

5~14起作用。这类树脂也是用酸进行再生，其再生性较强阳离子交换树脂更好。

1.2阴离子交换树脂

阴离子交换树脂的官能团包括有各种胺类，强碱性的官能团是季胺；弱碱性的官能

团则有伯胺、仲胺和叔胺等。季胺一般为氯盐和氢氧根型，即R-，R-，其中R代

表碳链骨架。

强碱性阴离子树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基－OH(R为碳氢基

团，能在水中离解出而呈强碱性。这种树脂的正电基团可以同溶液中的阴离子吸

附并结合，从而发生阴离子交换作用。这种树脂的离解性非常强，在不同pH下均

能正常工作。它用强碱(如进行再生。

弱碱性阴离子树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基-、仲胺基(二级胺基-

NHR和叔胺基(三级胺基-，它们在水中能离解出而呈弱碱性。这种树脂的正电基

团也能与溶液中的阴离子吸附结合，从而发生阴离子交换作用。在大多数情况下，

此类树脂是将溶液中的整个其他酸分子吸附并结合。一般只能在中性或酸性条件

(如pH值为1~9下工作。它可以用、OH等弱碱进行再生。

1.3氧化还原树脂

有的树脂不只离子交换，而且传递电子，甚至是只传递电子，即参加氧化还原反

应，这类树脂被称为氧化还原树脂。氧化还原树脂的最大特征是具有接受或给予电

子的能力，故这类树脂可以同与其反应的离子或分子发生氧化—还原反应。此类树

脂中，最常见的是以对苯二酚为官能团的树脂，它们可以给出一对电子被氧化成对

苯二醌。反过来，对苯二醌可以得到电子被还原成对苯二酚，反应式如下所示：

巯基树脂的氧化还原反应：

在过氧化氢生产工艺中，有一种使用氧化还原树脂的高效工艺技术。即在水溶液中

用氧气使对苯二酚树脂氧化，生成的对苯二醌则能够使水氧化成过氧化氢，其转化

率可达到80%以上，且产品的纯度很高。

当交换负载到树脂上的金属离子具有较强的氧化还原性，该树脂就会变成氧化还原

剂。例如，负载有的一般酸性树脂，会保有的还原能力，能够把溶于水的

氧还原，并可除至以下。

负载有的强碱性树脂具有氧化性，而负载有