阴离子交换树脂按照活性基团

1. 简述离子交换树脂的结构组成按活性基团不同可分为哪几大类

离子交换树脂的分类
（1）按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同，离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
（2）按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同，离子交换树脂可分为两大类：凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂，称为阳离子交换树脂，阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子；凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂，称为阴离子交换树脂，阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样，根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂；可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。

2. 阴离子交换树脂的合成反应

阴离子交换树脂是季铵型强碱性树脂，是以苯乙烯和二乙烯苯共聚，经录甲基化反应及胺化反应制得。阴离子交换树脂具有与阳离子交换树脂同样的有机骨架，只是在骨架上引入了可离解的碱性基团，如—NH、—NH、—NHR等。这类树脂若用NaOH溶液处理，则发生交换反应而转变为—OH型阴离子交换树脂。
离子交换树脂是分子中含有活性基团而能与其他物质进行离子交换的树脂，通常可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类，前者具有酸性功能团而能与溶液中阳离子进行交换，后者具有碱性功能团而能与溶液中阴离子进行交换。

3. 离子交换树脂吸附的原理

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H＋Ca2+—（R—SO3）2Ca＋2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-
由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。
离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

4. 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的区别是什么

阳离子交换树脂和阴离子交换树脂是两种不同的交换树脂，它们的区别在于所能够交换的离子的性质不同。

阳离子交换树脂是一种能够交换阳离子的交换树脂。阳离子是指带有正电荷的离子，例如钠离子、钙离子等。阳离子交换树脂通常用于膜法膜技术中，如淡水淀粉的生产、软水的生产等。

阴离子交换树脂是一种能够交换阴离子的交换树脂。阴离子是指带有负电荷的离子，例如氯离子、硫酸根离子等。阴离子交换树脂通常用于水处理工艺中，如净水设备中的氯离子去除、废水处理中的有机物去除等。

总的来说，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的主要区别在于它们所能够交换的离子的性质不同，阳离子交换树脂能够交换阳离子，而阴离子交换树脂能够交换阴离子。因此，在使用交换树脂时，应根据实际应用需要选择合适的交换树脂。

5. 离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(5)阴离子交换树脂按照活性基团扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

6. 阴离子树脂如何处理

阳离子交换树脂：活性基团为阳离子，比如氢离子，钠离子等。树脂上的活专性基团与上样属液中的阳离子发生交换，那么氢离子或钠离子流出，上样液中的阳离子留在了树脂上，再经过洗脱，将目的物阳离子洗脱下来，从而达到分离纯化的目的。
阴离子交换树脂：活性基团为阴离子，比如氢氧根离子，氯离子等。上样液中的阴离子与氢氧根离子或氯离子发生交换，目的物结合到了树脂上，再洗脱下来。
树脂用法：以阳离子树脂为例。
1，树脂用50~60℃热水泡，不时搅拌，开始每隔15分钟换水一次，换4次，再每隔半小时换水一次，换4次。此时水应为透明，若不透明还有其他颜色或浑浊，继续水洗。
2，树脂装柱。用1N盐酸缓慢流过树脂柱，大约每小时走1.5倍柱体积，共走3~4柱体积，换去离子水冲柱至中性。
3，用1N 氢氧化钠缓慢流过树脂柱，大约每小时走1.5倍柱体积，共走3~4柱体积，换去离子水冲柱至中性。
4，重复2，树脂变为氢型。不重复2，树脂为钠型。

一般树脂厂商都会告诉你如何处理活化的。

7. 离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。
离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、
阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。
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。
按化学活性基团首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类。
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。
离子交换树脂的工作原理
在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Ca2+、
K+、
Mg2+、Fe3+等）与阳离子交换树脂上的H+
进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。
水中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）与阴离子交换树脂上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-
交换到水中。而H+
与OH-
相结合生成水，从而达到脱盐的目的。
离子交换机理：化学吸附
历程：
与液固相反应的历程类似，
①溶液内离子扩散至树脂表面，
②由表面扩散到树脂内部，
③离子交换，
④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，
⑤被交换的离子再扩散至溶液中，
控制步骤为内扩散。
(1)
强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。(2)
弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+
而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。(3)
强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)－NR3OH(R为碳氢基团)，能在水中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
(4)
弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。

8. 阴阳离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(8)阴离子交换树脂按照活性基团扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

9. 离子交换树脂分类方法主要有哪4种

1. 根据所带的功能团的特性，离子交换树脂可分为：强酸性阳离子树回脂、弱酸性阳离子树答脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂和其它树脂。

2. 带有酸性功能基、并能与阳离子进行交换的称为阳离子交换树脂，

3. 带有碱性功能基并能与阴离子进行交换的称为阴离子交换树脂。

4. 基于功能基上酸、碱有强弱之分，离子交换树脂又可细分为强酸性（一SO，H）、中强酸（一PO（OH））及弱酸性（一COOH）、强碱（一N+R，C）、弱碱性（一NH，，—NRH，-NR）离子交换树脂。

5. 在强碱性离子交换树脂中将含有[（N+（CH3）；Cl）]的树脂叫强碱I型树脂，含有[（N+（CH3）2（CH，CH，0H]的树脂叫强碱Ⅱ型树脂。

6. 带有鳌合基、氧化还原基、阳阴两性基的树脂；分别称为整合树脂、氧化还原树脂和两性树脂。

7. 上述树脂通常都用酸、碱、盐再生，而弱酸弱碱的两性树脂可用热水再生，故弱酸弱碱的两性树脂又称热再生树脂.