樹脂氯甲基化

A. 白球的化工中

polystyrene-DVE聚苯乙烯-二乙烯苯型共聚物，俗稱白球。系由苯乙烯和二乙烯苯經懸浮共聚反應而成的高分子有機化合物。它具有特殊的三維網狀結構，聚苯乙烯形成鏈狀高分子，二乙烯苯作為交聯劑，在聚合鏈之間起搭橋作用。聚苯乙烯-二乙烯苯型共聚物為聚苯乙烯-二乙烯苯型離子交換樹脂的高分子骨架，再經氯甲基化反應和胺化反應，即可製得苯乙烯系季銨型強鹼性陰離子交換樹脂。

B. 苯與甲醛在ZnCl2,HCl作用下產物及原因

先在ZnCl₂的催化下，發生苯環的烷基化反應，生成苄醇。苄醇上的羥基在ZnCl₂和HCl的存在下繼續被轉化成氯代。也就是說，這個反應生成的是氯化苄。這個反應又叫氯甲基化反應。

具有強還原性，尤其是在鹼性溶液中，還原能力更強。能燃燒，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限7%-73%（體積）。燃點約300℃。

可由甲醇在銀、銅等金屬催化下脫氫或氧化製得，也可從烴類的氧化產物中分出。可作為酚醛樹脂、脲醛樹脂、維綸、烏洛托品、季戊四醇、染料、農葯和消毒劑等的原料。

工業甲醛溶液一般含37%甲醛和15%甲醇，作阻聚劑，沸點101℃。

2017年10月27日，世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單中，將甲醛放在一類致癌物列表中。

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物理性質

碳原子以三個sp2雜化軌道形成三個σ鍵。其中一個是和氧形成一個σ鍵。這三個鍵在同一平面上。碳原子的一個p軌道和氧的一個p軌道彼此重疊起來形成一個π鍵，與三個σ鍵所成的平面垂直。鍵角∠HCH=111.5°，∠HCO=121.8°。鍵長：碳氫鍵：120.3pm、碳氧雙鍵：110pm。偶極矩7.56×10-3ºC·m。

為無色水溶液或氣體，有刺激性氣味。易溶於水和乙醚，水溶液濃度最高可達55%，pH值：2.8~4.0.，能與水、乙醇、丙酮等有機溶劑按任意比例混溶。液體在較冷時久貯易混濁，在低溫時則形成三聚甲醛沉澱。蒸發時有一部分甲醛逸出，但多數變成三聚甲醛。該品為強還原劑，在微量鹼性時還原性更強。在空氣中能緩慢氧化成甲酸。

C. 什麼東西含甲醛

含有甲醛的東西：

1、紡織物中的甲醛

甲醛在纖維製品中，主要用於染色助劑以及提高防皺、防縮效果的樹脂整理劑。用甲醛印染助劑比較多的是純棉紡織品，市售的「純棉防皺」服裝或免燙襯衫，大都使用了含甲醛的助劑，穿著時可能釋放出甲醛。

童裝中的甲醛主要來自保持童裝顏色的鮮艷美觀的染料和助劑產品，以及服裝印花中所使用的粘合劑。因此，濃艷和印花的服裝一般甲醛含量偏高，而素色服裝和無印花圖案童裝甲醛含量則較低。

2、食品中的甲醛

存在於水發食品中。由於甲醛可以保持水發食品表面色澤光亮，可以增加韌性和脆感，改善口感，還可以防腐，如果用它來浸泡海產品，可以固定海鮮形態，保持魚類色澤。市場上已經檢出甲醛的水發食品主要有：鴨掌、牛百葉、蝦仁、海參、魚肚、鯧魚、章魚、墨魚、帶魚、魷魚頭、蹄筋、海蟄、田螺肉、墨魚仔等，其中蝦仁、海參和魷魚中的甲醛含量較高。

存在於麵食、蘑菇或豆製品中。甲醛可以增白，改變色澤，故甲醛常被不法商販用來熏蒸或直接加入到麵食、蘑菇或豆製品中。已經檢出甲醛的有關食品有：香菇、花菇、米粉、粉絲、腐竹等。
室內空氣中的甲醛

3、家庭空氣中的甲醛

用作室內裝飾的膠合板、細木工板、中密度纖維板和刨花板等人造板材。生產人造板使用的膠粘劑以甲醛為主要成分，板材中殘留的和未參與反應的甲醛會逐漸向周圍環境釋放，是形成室內空氣中甲醛的主體。

用人造板製造的傢具。一些廠家為了追求利潤，使用不合格的板材，或者在粘接貼面材料時使用劣質膠水，板材與膠水中的甲醛嚴重超標。

含有甲醛成分並有可能向外界散發的其他各類裝飾材料，如貼牆布、貼牆紙、化纖地毯、油漆和塗料等。

4、化學用品中的甲醛

甲醛可來自化妝品、清潔劑、殺蟲劑、消毒劑、防腐劑、印刷油墨、紙張等。

5、生成的甲醛

泡沫板條作房屋防熱、禦寒與絕緣材料時，在光與熱的作用下，泡沫老化、變質產生合成物而釋放甲醛。

烴類經光化合作用能生成甲醛氣體，有機物經生化反應也能生成甲醛，在燃燒廢氣中也含有大量的甲醛，如每燃燒1000L汽油可生成7kg甲醛氣體，甚至點燃一支香煙也有0.17mg甲醛氣體生成。

6、汽車中的甲醛

甲醛還來自於車椅座套、坐墊和車頂內襯等車內裝飾裝修材料，以新車甲醛釋放量最突出。

7、空氣污染中的甲醛

甲醛也來自室外空氣的污染，如工業廢氣、汽車尾氣、光化學煙霧等在一定程度上均可排放或產生一定量的甲醛。

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類似的甲醛衍生物：

1、樹脂

樹脂通常是指受熱後有軟化或熔融范圍，軟化時在外力作用下有流動傾向，常溫下是固態、半固態，有時也可以是液態的有機聚合物。廣義地講，可以作為塑料製品加工原料的任何高分子化合物都稱為樹脂。

2、多聚甲醛

白色無定形粉末。有甲醛氣味。系甲醛的線形聚合物。無固定熔點， 加熱則分解。熔點120～170℃。易溶於熱水 並放出甲醛，緩溶於冷水，能溶於苛性鹼及鹼金屬碳酸鹽溶液，不溶於醇和醚，其高度聚合物不溶於 水。

可發生類似甲醛的反應，如氯甲基化，與醇形成縮醛等。用於合成樹脂、粘合劑、醫葯、殺菌劑、殺蟲劑、消毒劑等。

D. 什麼叫離子交換樹脂

什麼是離子交換樹脂？

離子交換是一種可逆的化學反應，其中從溶液中除去溶解的離子並用相同或類似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學反應物，而是促進離子交換反應的物理介質。樹脂本身由形成烴網路的有機聚合物組成。整個聚合物基質是離子交換位點，其中帶正電離子（陽離子）或帶負電離子（陰離子）的所謂「官能團」固定在聚合物網路上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。

離子交換樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。交聯使樹脂聚合物具有更強，更有彈性的結構和更大的容量（按體積計）。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯，但某些類型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）製造的。然後樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位於整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予離子交換樹脂其分離能力，並且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。最常見的成分包括：

1.強酸陽離子交換樹脂

由聚苯乙烯基質和磺酸鹽（SO 3 -）官能團組成，其中帶有鈉離子（Na 2+）用於軟化應用，或氫離子（H +）用於脫礦質

2.弱酸陽離子交換樹脂

樹脂由丙烯酸聚合物組成，該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產生羧酸官能團。由於它們對氫離子（H +）的高親和力，弱酸陽離子交換樹脂通常用於選擇性地除去與鹼度相關的陽離子。

3.強鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質組成，以將陰離子固定到交換位點。1型強鹼陰離子交換樹脂是通過應用三甲胺生產的，其產生氯離子（Cl -），而2型強鹼陰離子交換樹脂通過應用二甲基乙醇胺生產，其產生氫氧根離子（OH -）。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化的聚苯乙烯基質組成，然後用二甲胺胺化。弱鹼陰離子交換樹脂

的獨特之處在於它們不具有可交換的離子，因此用作酸吸收劑以除去與強無機酸相關的陰離子。

5.螯合樹脂

螯合樹脂是最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬和其他物質。在大多數情況下，樹脂基質由聚苯乙烯組成，盡管多種物質用於官能團，包括硫醇，三乙基銨和氨基膦等。

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E. 離子交換樹脂的工藝特性

陰陽離子交換樹脂工作原理：

離子交換是帶電粒子或離子的可逆交換與相同電荷的交換。當存在於不溶性陰陽離子交換樹脂樹脂基質上的離子有效地與周圍溶液中存在的類似電荷的離子交換位置時，​​會發生這種情況。
陰陽離子交換樹脂樹脂以這種方式起作用，因為它的官能團基本上是固定的離子，它們永久地結合在樹脂的聚合物基質中。這些帶電離子將容易與相反電荷的離子結合，這些離子通過施加抗衡離子溶液而被輸送。這些反離子將繼續與官能團結合，直至達到平衡。
在陰陽離子交換樹脂循環期間，將待處理的溶液加入陰陽離子交換樹脂樹脂床中並使其流過珠粒。當溶液移動通過陰陽離子交換樹脂樹脂時，樹脂的官能團吸引溶液中存在的任何抗衡離子。如果官能團對新抗衡離子的親和力大於已經存在的那些，那麼溶液中的離子將移除現有的離子並取代它們，通過共享的靜電吸引力與官能團結合。通常，離子的尺寸和/或價數越大，其與相反電荷的離子的親和力就越大。

讓我們將這些概念應用於典型的陰陽離子交換樹脂水軟化系統。在該實施例中，軟化機理由陽離子交換樹脂組成，其中磺酸根陰離子（SO 3 -）官能團固定在陰陽離子交換樹脂樹脂基質上。然後將含有鈉陽離子（Na +）的抗衡離子溶液施加到樹脂上。通過靜電吸引將Na +保持在固定的SO 3 -陰離子上，在樹脂中產生凈中性電荷。在活性陰陽離子交換樹脂循環期間，將含有硬離子（Ca 2+或Mg 2+）的流加入到陽離子交換樹脂中。自SO 3 -官能團對硬度陽離子的親和力大於對Na +離子的親和力，硬離子取代Na +離子，然後Na +離子作為處理流的一部分流出陰陽離子交換樹脂單元。另一方面，硬度離子（Ca 2+或Mg 2+）由陰陽離子交換樹脂樹脂保留。
陰陽離子交換樹脂成分有哪些？

陰陽離子交換樹脂樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。交聯使樹脂聚合物具有更強，更有彈性的結構和更大的容量（按體積計）。雖然大多數陰陽離子交換樹脂樹脂的化學組成是聚苯乙烯，但某些類型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）製造的。然後樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位於整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予陰陽離子交換樹脂樹脂其分離能力，並且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。最常見的成分包括：
強酸陽離子（SAC）交換樹脂
SAC樹脂由聚苯乙烯基質和磺酸鹽（SO 3 -）官能團組成，其中帶有鈉離子（Na 2+）用於軟化應用，或氫離子（H +）用於脫礦質弱酸陽離子（WAC）交換樹脂。WAC樹脂由丙烯酸聚合物組成，該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產生羧酸官能團。由於它們對氫離子（H +）的高親和力，WAC樹脂通常用於選擇性地除去與鹼度相關的陽離子。
強鹼陰離子（SBA）交換樹脂
SBA樹脂通常由經過氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質組成，以將陰離子固定到交換位點。1型SBA樹脂是通過應用三甲胺生產的，其產生氯離子（Cl -），而2型SBA樹脂通過應用二甲基乙醇胺生產，其產生氫氧根離子（OH -）。
弱鹼陰離子（WBA）交換樹脂
WBA樹脂通常由經過氯甲基化的聚苯乙烯基質組成，然後用二甲胺胺化。WBA樹脂的獨特之處在於它們不具有可交換的離子，因此用作酸吸收劑以除去與強無機酸相關的陰離子。

螯合樹脂
螯合樹脂是最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬和其他物質。在大多數情況下，樹脂基質由聚苯乙烯組成，盡管多種物質用於官能團，包括硫醇，三乙基銨和氨基膦等。