離子交換樹脂背景

A. 離子交換樹脂簡介

目錄

• 1 拼音
• 2 定義
• 3 發現歷史
• 4 離子交換樹脂的分類
• 5 離子交換樹脂的用途

1 拼音

lí zǐ jiāo huàn shù zhī

2 定義

離子交換樹脂是結構上帶有可離子化基團的一類高分子。

3 發現歷史

離子交換現象早在18世紀中期就為湯普森（Thompson）所發現。直至1935年亞當斯（Aclams）和霍姆斯（Holmes）研究合成了具有離子交換功能的高分子材料，即第一批離子交換樹脂——聚酚醛系強酸性陽離子交換樹脂和聚苯胺醛系弱堿性陰離子交換樹脂。離子交換樹脂的大發展主要是在第二次世界大戰以後。當時美國和英國一些公司成功地地合成了聚苯乙烯系陽離子交換樹脂，在此基礎上又陸續開發了交換容量高、物理化學穩定性好的其他聚苯乙烯系離子樹脂，相繼又開發了聚丙烯酸系陽離子樹脂。

4 離子交換樹脂的分類

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為

2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H

這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NR′H）等堿性基團。它們在水中能生成OH離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3）3OH＋Cl R—N（CH3）3Cl＋OH

由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

5 離子交換樹脂的用途

B. 水處理用離子交換樹脂的介紹

強酸性陽離子交換樹脂是在苯乙烯共聚交聯結構的高分子基體上帶有磺酸基（-SO3H）的離子交換樹脂，它在鹼性、中性，甚至酸性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有交換容量高、交換速度快、機械強度好等特點。本產品原牌號732#。主要用於硬水軟化、純水制備、濕法冶金、稀有元素分離、抗生素提取等。
(1) 強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。
(2) 弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。

C. 離子交換樹脂的發展動態！！！！急急急！！

離子交換現象早在18世紀中期就為湯普森（Thompson)所發現。直至1935年亞當斯(Aclams)和霍姆斯（Holmes)研究合成了具有離子交換功能的高分子材料，即第一批離子交換樹脂——聚酚醛系強酸性陽離子交換樹脂和聚苯胺醛系弱鹼笥陰離子交換樹脂。20世世60年代，離子交換樹脂的發展又聚得了重要突破，美國羅姆－哈斯公司Rohm & Hass)和拜耳公司(Bayer)合成了一系列物理結構和過去完全不同的大孔結構離子交換樹脂，這類樹脂除具有普通離子交換樹脂的交換基團餐，同時還有像無機和碳質吸附劑及催化劑那親的大孔型毛細孔結構，使離子交換樹脂兼具了離子交換和吸附的功能，為離子交換樹脂的廣泛應用開辟了新的前景。
離子交換技術藉助於固體離子交換劑中的離子與溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。過去的一百多年裡，離子交換技術已在工業上得到廣泛應用，主要為四個方面：①水的軟化、高純水的制備、環境廢水的處理。②溶液和物質的純化和凈化，如鈾的提取和純化，溶劑除鹽。③金屬離子的分離、痕量離子的富集及干擾離子的除去。④抗菌素的提取和純化等。隨著交換-再生工藝與離子交換樹脂的研究和應用不斷深入，離子交換技術在促進工業發展和人類生活上發揮著更大的直接和間接作用。

D. 請給我介紹一下離子交換樹脂

知識：離子交換樹脂
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

E. 關於離子交換樹脂的介紹

離子交換樹脂可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 (或再分出中強酸和中強鹼性類)。

強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個 離子交換樹脂
反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。 樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。
弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。 這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液 離子交換樹脂
中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。

F. 離子交換樹脂的發展狀況

在國外離子交換吸附科學技術發展很快，各種新的離子交換材料與吸附材料不斷出現年，Raghunathan 首次提出葯物樹脂給葯系統，此後的幾十年中這一技術的研究不

G. 離子交換樹脂的基本介紹

離子交換樹脂來的全名自稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂，在全名稱前加「大孔」。分類屬酸性的應在名稱前加「陽」，分類屬鹼性的，在名稱前加「陰」。如：大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。

H. 離子交換樹脂系統的離子交換樹脂的應用領域

1)水處理
水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除。離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業等。
2)食品工業
離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如：高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。
3)制葯行業
制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。2010年來還在中葯提成等方面有所研究。
4)合成化學和石油化學工業
在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多。如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。
5)環境保護
離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。
6)濕法冶金及其他
離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

I. 請教什麼是「離子交換樹脂」，謝謝了！

離子交換樹脂分為陰陽兩種類型，陽離子交換樹脂又分為強酸性和弱酸性，陰專離子交換樹屬脂分為強鹼性和弱鹼性。水通過陽離子交換樹脂時變為酸性，再通過陰離子交換樹脂變為中性後回到水族箱中，因此使用離子交換樹脂時，要強酸性與強鹼性、弱酸性與弱鹼性配對使用，離子交換樹脂依其聽附對象的不同又分為H型，OH型CI型和NA型，水族箱適用NA型，（鈉型）其目的是軟化水質。陽離子交換樹脂的再生可用5%--10%鹽酸、0.5%--5%硫酸、10%的食鹽水或海水其中之一種，陰離子交換樹脂的再生可用2%--10%氫氧化鈉、2%--4%氨水或10%食鹽水其中之一種，均浸泡24小時。離子交換樹脂也是一種化學濾材。