離子交換樹脂的種類與特性
實驗室k / 2019-07-16
離子交換樹脂的種類
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：
1.陽離子交換樹脂 以苯乙烯型樹脂為例，它的單體是苯乙烯，用二乙烯苯為交聯(lián)劑聚合而成，具有球形網(wǎng)狀結構，在其分子中引入一些交換基團，如磺酸基—SO3H、羧基—COOH或酚羥基—OH等，這些基團中的氫離子可以被其它陽離子交換，所以稱為陽離子交換樹脂。根據(jù)這些基團的酸性強弱可分為強酸性如磺酸型和弱酸性如羧酸型酚型離子交換樹脂。
磺酸型強酸性離子交換樹脂，是用苯乙烯與二乙烯苯聚合再經(jīng)濃硫酸磺化而得，反應式如下：
這種樹脂化學性質穩(wěn)定，在100℃時不受強酸、強堿、氧化劑或還原劑破壞，應用較為廣泛。
其交換反應為：
R表示樹脂母體
2.陰離子交換樹脂 它是在聚苯乙烯樹脂上引接一些堿性交換基團如季銨基—N+R3、伯胺基—NH2、仲胺基—NHR、叔胺基—NR2等基團構成。如將聚苯乙烯用氯甲醚CH3OCH2Cl處理后，再用叔胺處理即得季胺型R≡N+X-樹脂。其結構為：
這些陰離子交換樹脂用NaOH轉型后，進行交換反應如下：
離子交換樹脂的特性
(一)交聯(lián)度 交聯(lián)度是離子交換樹脂的特性之一，它表示離子交換樹脂聚合時加入交聯(lián)劑的量(用重量百分表示)，含交聯(lián)劑的量大，則交聯(lián)度大，形成網(wǎng)狀結構緊密，網(wǎng)孔小。對體積大的離子進入樹脂有阻礙作用，選擇性高。如交聯(lián)度小則網(wǎng)孔大，雖然大小離子都能進入樹脂內(nèi)部，交換反應快，但選擇性低。工作中選擇交聯(lián)度多大的樹脂要根據(jù)被分離物質而定。如氨基酸和二肽的分離，常選用8％交聯(lián)度的樹脂。如分離分子量較大的肽時應選用交聯(lián)度小一些的樹脂如2～4％交聯(lián)度。商品樹脂的交聯(lián)度由1～16％都有。一般選用8％交聯(lián)度。
交聯(lián)度在商品標簽上表示的方法，如國產(chǎn)強酸性1號強陽離子交換樹脂，它的牌號為1×12，即表示1號樹脂，交聯(lián)度為12％，又如強堿201×4表示交聯(lián)度為4％。
(二)交換容量 交換容量是表示離子交換樹脂的交換能力，即每克干燥樹脂能交換離子的毫克當量數(shù)。交換容量主要決定于樹脂的網(wǎng)狀結構內(nèi)含酸性或堿性的交換基團的數(shù)量，但也受交聯(lián)度和溶液pH值的影響。如交聯(lián)度大，網(wǎng)孔小，有些離子不能得到充分交換。當pH小時能抑制陽離子的交換平衡，pH大時則抑制陰離子的交換，使交換容量減低。一般樹脂的交換容量約為1～10毫克當量/克。
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