離子交換樹脂apt

『壹』 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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『貳』 鎢仲酸銨apt生產工藝離子交換法是我國專利嗎

鎢仲酸銨apt生產工藝離子交換法是我國專利嗎
乙二醇(ethylene glycol，EG)又稱甘醇，是最簡單也是最重要的脂肪族二醇。它是一種重要的有機化工原料，主要用來生產聚酯纖維、防凍劑、不飽和聚酯樹脂、非離子表面活性劑、乙醇胺以及炸葯等。

根據中國聚酯協會預測，2008年我國聚酯產量將達到約1730萬噸，對EG的需求量將達到約605萬噸；2010年聚酯產量將達到約1900萬噸，屆時對EG的需求量將達到約665萬噸。加上防凍劑以及其他方面的消費量，預計2008年我國EG的總需求量將達約636萬噸，2010年將達到約710萬噸。據預測，到2010年，中國EG消費量將佔世界EG消費量的26 %，占亞洲的46 %。預計到2008年我國EG總生產能力將達到約250萬噸，2010年生產能力將達到約400萬噸。但與需求量相比，即使裝置滿負荷生產，產量仍不能滿足國內實際需求，還需依靠大量進口。因此，EG在我國具有很好的發展前景[1, 2]。

大致上，EG的合成路線可以分為兩類：石油合成路線和非石油合成路線[3-16]。

1 石油合成路線

1.1 EO法

Wurtz於1859年首次用氫氧化鉀水解乙二醇二乙酸酯製得EG，次年又由環氧乙烷(EO)直接水合製得，至今，該法仍是世界上大規模生產EG的唯一方法。

1.1.1 EO非催化水合法

EO直接水合法是目前國內外工業化生產EG的主要方法，該生產技術基本上由英荷殼牌(Shell)、美國Halcon—SD以及美國聯碳(UCC)三家公司所壟斷。它們的工藝技術和工藝流程基本上相似，即採用乙烯、氧氣為原料，在銀催化劑、甲烷或氮氣致穩劑、氯化物抑制劑存在下，乙烯直接氧化生成EO，EO進一步與水以一定物質的量比在管式反應器內進行水合反應生成EG，EG溶液經蒸發提濃、脫水、分餾得到EG及其他副產品。以UCC的生產工藝為例，水和EO的物質的量之比為22：1，反應入口溫度155 oC，出口溫度193 oC，反應壓力2.1 MPa，EO轉化率100 %，水合收率91.3 %。Shell和SD工藝的反應條件類似，不同的是它們使用的催化劑和添加劑不同[14]。

該工藝中用到大量的水，能耗很大；EO的轉化率為100 %，但是產品中EG的選擇性只有90 %左右，另外還會產生9 %左右的二乙二醇(DEG)和1 %左右的三乙二醇(TEG)。增加投料中水的比例會提高EG的選擇性，但是同時會加大能耗，並增加分離困難。

雖然EO直接水合法制EG工藝成熟，是目前工業生產中廣泛採用的方法，但是其自身仍然存在一些缺陷，因此仍有必要對其生產工藝進行改進，或者尋求更加高效的替代方法。

1.1.2 EO催化水合法

為了降低能耗，提高EG的選擇性，世界各國的研究人員對EO水合法制EG的催化劑和添加劑等展開了廣泛的研究。

Shell公司[17-22]早期採用氟磺酸交換樹脂為催化劑，後來又開發了一系列具有正電中心的固體催化劑以及固載的大環螯合化合物作為非均相催化劑。樹脂型催化劑催化的反應， EG的選擇性超過94 %。但是，樹脂型催化劑具有一些缺點，例如壽命短、熱穩定性和機械強度不高等等，而固載的大環螯合化合物作為催化劑克服了這些缺點，並且具有較高的活性，在與樹脂相同的條件下反應5小時，EO的轉化率大於99 %，EG的選擇性可以達到95 %。最近，Shell公司成功地開發出了第一代水合催化劑S100，並完成了催化劑篩選和400 kt/a 環氧乙烷水合裝置的工藝設計。此工藝已經完成中試，有望用於工業化生產[13]。

UCC公司[23-33]採用含Mo、W、V等多價態金屬含氧酸鹽作為EO水合催化劑，後來又開發了具有水滑石結構的混合金屬框架催化劑。但是這些催化劑都沒有實現工業應用。

DOW公司開發了一種高選擇性的EO水合催化劑DowexMSA-1。這種新催化劑是由陰離子交換樹脂與二氧化碳、氫氧化鈉相結合的體系。在水和EO的摩爾比為9:1，反應溫度99 oC，壓力1.2 MPa的條件下水合，EG的選擇性可以達到96.6 %[34]。日本三菱化學公司(MCC)和住友化學公司開發了鏻基催化劑催化EO水合的工藝，使EG的選擇性超過了99 %。據稱，使用該工藝建同等規模的生產廠，投資費用較傳統方法低10 %，操作費用低5 %[35, 36]。此外，國外還有多家公司和研究機構對催化EO水合過程進行研究，例如美國標准油公司採用銅促進磷酸鋁催化劑[37]；德國漢高公司採用脂肪族羧酸鹽催化劑；俄國「索維吉赫」科技生產企業使用苯乙烯和二乙烯基苯交聯的帶有季胺基的碳酸氫鹽型離子交換樹脂催化劑[38]；俄國門捷列夫化工大學[39]採用一種改進過的離子交換樹脂催化劑；Johnson等採用部分氨中和的磺酸催化劑。

我國國內多家企業和研究機構也對EO的催化水合進行了研究。例如，大連理工大學開發了一種銅催化的EO水合制備EG的方法，以微粒骨架銅、塊狀骨架銅或者負載型單質銅為催化劑，在水合比為5:1至20:1、常壓至幾個大氣壓、80 oC至150 oC的溫度和條件下，高效催化EO水合制備EG，EO的轉化率可達到100 %，EG的選擇性達到85-99 %，主要副產物為二乙二醇，三乙二醇的生成量很少。反應可在間歇式壓力釜中進行，也可在固定床連續式反應器中進行。催化劑制備方法簡單，重復性好，壽命長，易再生，具有一定的工業生產潛力[40]。中國石化公司上海石化研究院開發了一種催化體系，使用載體上負載鈮的氧化物、至少一種選白釩、鉬、鎢、錫、鉛的元素或化合物以及至少一種選白鑭、鐠、釹的元素或化合物作為催化劑。該催化體系解決了以往EO非催化水合反應水比偏高，能耗大，生產成本高，或催化水合使用的液體酸催化劑腐蝕設備，污染環境，固體酸催化劑穩定性差或穩定性和活性不能同時兼顧的問題[41,42]。

『叄』 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程：

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中，含有的金屬陽離子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中，（即為陽離子交換樹脂原理）。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團，在水中易生成OH-離子）上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中，（即為陰離子交換樹脂原理）。而H+與OH-相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。

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離子交換樹脂使用方法：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，有些可達到50目，因此在使用前要先乾燥，粉碎，過篩，通常乾燥時在烘箱中進行，亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行，粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，然後將氯型轉化成OH型，再轉化成氯型，最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可，不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒；反復操作直至上層液澄清後，即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，將樹脂倒入柱子中，還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，亦可將樣品溶液反復通過柱子，直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來，常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等，可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

『肆』 什麼是離子交換樹脂

離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構專、不溶性的高分子化合物。屬通常是球形顆粒物。
離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、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。
離子交換樹脂還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）。

『伍』 離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂是由空間網狀結構骨架（即母體）與附屬在骨架上的許多活性內基團所構成的容不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成二部分：（1）固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成固定離子；（2）活動部分，能在一定空間內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子或反離子。以強酸性陽離子交換樹脂為例，可寫成R-SO3-H+，其中R代表樹脂母體即網狀結構部分，-SO3- 代表活性基團的固定離子，H+為活性基團的可交換離子。有時更簡單地寫成R-H+。離子交換通過不溶性的電解質（樹脂）與溶液中的另一種電解質進行化學反應。這一反應可以是中和反應、中性鹽分解或復分解反應。譬如中和反應：
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用這個反應可以去除水的鹼度。

『陸』 離子交換樹脂的選擇性如何怎樣選擇

離子交換樹脂的選抄擇性如何怎樣選擇
水中各種離子在與離子交換樹脂交換時，其能力是不一樣的：有的離子很容易被樹脂吸附，但很難被「置換"下來;有的則很難被樹脂吸附，但很容易被「置換」下來。這種性能就稱為離子交換樹脂的「選擇性」。

『柒』 離子交換樹脂的定義

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。

『捌』 離子交換樹脂的主要應用是什麼

（復1）水處理。離子交換樹脂在水制處理領域的需求量很大，約占其產量的90%，主要用於水中的各種陰陽離子的去除，目前，多用在火力發電廠的純水處理上。

（2）食品工業。離子交換樹脂可用於糖、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。

（3）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。

（4）環境保護。許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用離子交換樹脂進行回收使用，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。

（5）其他。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。

『玖』 請教關於離子交換樹脂的使用

一、離子交換樹脂的預處理：

離子交換樹脂在使用之前，為了防止樹脂內含有雜質，對水版質造成權污染，需要對樹脂進行預處理，以下是預處理的步驟：

1.首先使用熱水對樹脂進行清洗，陽樹脂可以使用70-80℃的熱水清洗，陰樹脂的耐熱性較差，一般使用50-60℃的熱水，每隔15分鍾左右需要更換熱水，4-5次之後可以每隔30分鍾左右更換熱水，總共需要7-8次左右，直至出水清澈為止。

2.使用濃度為5%的氯化氫浸泡樹脂，大概浸泡4-8小時左右，然後將水排放，對樹脂進行清洗，直至出水為中性為止。

3.再使用濃度為2-4%的氫氧化鈉浸泡樹脂，浸泡時間與上一步相同，然後將水排放，對樹脂進行清洗，直至出水為中性為止。如此重復2~3次，每次用量為樹脂體積的2倍。

4.陽樹脂最後一次浸泡需要使用濃度為5%的氯化氫，用量加倍效果更好。放盡酸液，用清水淋洗至中性即可。

5.陰樹脂最後一次浸泡需要使用4~5%的NaOH溶液，用量加倍效果更好。放盡鹼液，用清水淋洗至中性即可。