阳离子交换树脂制备解析 .pdfVIP

1前言

1.1离子交换树脂简介

1.1.1科技名词定义

中文名称：阳离子交换树脂

英文名称：cationexchangeresin

定义1：离子交换树脂官能团上的离子只能与水中阳离子相互交换的树脂。

所属学科：电力(一级学科)；热工自动化、电厂化学与金属(二级学科)

定义2：含功能性阴离子基团、可与带阳离子的物质进行交换反应的一类高分子量

不溶性多聚体。可用于阳离子交换层析。

所属学科：生物化学与分子生物学(一级学科)；方法与技术(二级学科）

1.1.2阳离子交换树脂分类

阳离子离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5~1.0mm，其离

子交换能力依其交换能力特征可分：

1.强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此

离子交换树脂可以交换所有的阳离子。

2.弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子

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交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+

等无法进行交换。

1.2种类和性能

离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制

造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传

统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。

离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制

得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发

展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，

离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应

用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。

在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱

色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费

用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色

谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的

工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。

离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖

业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。

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离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸

(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入

不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。

离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤

维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm范围内，大部分在0.4～0.6mm

之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长

的使用寿命。

离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在

水溶液中能离解出某些阳离子(如h或na)或阴离子(如oh－或cl－)，同时吸附

溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相

交换，从而将溶液中的离子分离出来。

树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳

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。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和

弱碱性两类(或再分出中强酸和中强碱性类)。

离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，及根

据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。

离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特

性，适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类

型和品种。