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阳离子交换树脂改性研究进展

发布时间：2021-11-10T07:35:54.132Z来源：《科技新时代》2021年9期作者：刘建

[导读]因此被广泛应用废水处理、化工生产与食品安全等领域，成效显著。

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摘要：阳离子交换树脂具有选择、交换、吸附以及催化等特性，能够有效作用于废水处理、化工生产及食品安全等方面，本文综合分

析了阳离子交换树脂在废水处理、化工生产与食品安全三方面的应用特点及研究进展，希望能对阳离子交换树脂未来发展提供有利的数据

支持。

关键词：阳离子交换树脂；改性；催化剂；吸附剂

前言：树脂的基体骨架和以固定离子及可交换离子为基础构成的活性基团是阳离子交换树脂分子结构的重要组成部分。一般情况下，

三维空间网状结构的骨架与酸、碱等溶剂是不相溶的，化学性质相对稳定。强酸型阳离子交换树脂与硫酸、盐酸等无机酸的酸性具有一致

性，能够在不同的酸碱介质发挥出离子交换性能。如果高分子基体用R来表示，那么就可以用R-SO3H来表示此种树脂，其在水溶液中的解

离为：R-SO3H→R-SO3-+H+，最终解离结果为H+，能够代替质子酸、以催化剂的形式在发应过程中发挥作用，其最大的特点就是对设备腐

蚀性小，能够反复使用，并且具备交换选择、吸附提纯、催化及净化浓缩等性能，因此被广泛应用废水处理、化工生产与食品安全等领

域，成效显著。

1废水处理

现阶段，离子交换树脂法是使用最广泛的一种废水处理技术，能够作用于不同性质的废水处理中。离子交换树脂法通过促进树脂上能

够进行交换的离子与重金属离子发生交换反应，降低废水中重金属的浓度，不仅能够提升废水处理效率与质量，还能够有效回收多种金

属。

1.1含金属离子废水的处理

在我国科技快速发展背景下，离子交换技术在重金属的去除与回收过程中得到广泛的应用。

陈勇等研发了一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，借助蛋白质改性后的阳离子交换树脂与壳聚糖中的大量微孔，促使其包含的活性

基团与重金属离子有效螯合，然后形成网状结构的笼形分子，对金属离子进行有效吸附，并富集、分离重金属废水中的多种离子。

毕向光等发明了用阳离子交换树脂实现碱金属溶液净化的工艺条件。结果显示，当pH值的范围在1-1.5之间时，001×7阳离子交换树脂

吸附碱金属的次序为FecoCuNi。如果6mol·L-1HCl洗脱液的体积等同于2个床体积时，碱金属能够被彻底洗脱。此研究结果为阳离子交

换分离碱金属与净化铂族金属溶液的工业化应用提供有利的支持。

牛玉标等利用淡水室内填充阳离子交换树脂的电去离子膜堆对含镍浓度较低的废水进行处理。在实验条件十分完美的情况下，能够确

保淡水产水中Ni2+浓度小于2mg·L-1，同时浓缩水中Ni2+的浓度超过900mg·L-1，电流效率高达24.2%。这是一种处理含镍废水最适宜的方

法，具有良好的工业应用前景。

1.2有机废水的处理

目前采用阳离子交换树脂处理和回收胺类废水的文献报道有限。

罗圣熙等通过利用两种性质不同的离子交换树脂：即D707与D708，并采用静态吸附方式处理高浓度的氨氮废水，NH4+的吸附率与树

脂用量成正比例增长，而在非碱性条件下，pH的变化情况影响着树脂对NH4+的吸附率，即pH降低吸附率降低，反之增长。采用2mol·

的H2SO4进行树脂解吸，脱附率高达98%，连续3次操作，吸附率变化甚微。

赵飞等利用大孔H-103阳离子交换树脂对配制氨氮水溶液与焦化废水分别展开了动态吸附试验。试验结果显示，树脂对氨氮水溶液中氨

氮的饱和吸附量为66.86mg·g-1，对焦化废水中氨氮的饱和吸附量为12.5mg·g-1。焦化废水中的一些有机物和悬浮物，尤其是钙、镁离子，

对树脂吸附氨氮具有较强的竞争性，因此降低了树脂对氨氮的最大饱和吸附量。

左卫元等采用锰盐改性D072离子交换树脂进行甲醛废水的吸附，改性树脂对甲醛的吸附容量明显提高，吸附容量最高可以达到

4.867mg·g-1，而且该方法具有易操作、无毒无害及可反复使用的特点。

2化工生产

2.1生物柴油的应用

生物柴油可以代替石化柴油作为清洁燃料，其制备方式主要取决于催化剂的选择。多孔磺酸聚苯乙烯阳离子交换树脂是一种环保型绿

色催化剂，具有高催化活性、易与产品分离、对设备无腐蚀、及反复使用等特征。

霍稳周制备了耐高温强酸性阳离子交换树脂催化剂，在最佳反应条件下，该树脂催化桐油酯化的酯化率高达93%，高于常规树脂，且

具有良好的稳定性。