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離子交換樹脂

2020-08-12 10:00:46

離子交換樹脂是帶有可交換離子功能基團的具有三維網孔結構的高分子聚合物,其能夠與溶液中相應的陽離子或陰離子發生交換作用,達到吸附去除或富集提取的目的。離子交換樹脂的結構由三部分組成:不溶性的三維空間網狀高分子骨架、連接在高分子骨架上的功能基團以及功能基團上所帶的可交換離子。

離子交換樹脂按照組成其分子骨架的物質不同,分為苯乙烯系、丙烯酸系、環氧系等;按照其可交換的離子性質分類,可分為陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂,而陽離子交換樹脂又可分為強酸陽離子交換樹脂與弱酸陽離子交換樹脂,陰離子交換樹脂又可分為強堿陰離子交換樹脂與弱堿陰離子交換樹脂;按照其內部孔道結構的不同,可分為大孔型離子交換樹脂與凝膠型離子交換樹脂。

(1)強酸陽離子交換樹脂

強酸陽離子交換樹脂分子骨架上帶有強酸性基團(如磺酸基-SO3H),在溶液中,強酸基團易離解出H+,故呈強酸性;而強酸功能基團上的負電基團(如-SO3—),能吸附結合溶液中的其他陽離子,使樹脂功能基團上解離的H+與溶液中的其他陽離子發生交換作用。強酸陽離子交換樹脂因其強酸功能基團解離能力強,因此,在酸性或堿性溶液中功能基團均能發生解離并產生離子交換作用。

(2)弱酸陽離子交換樹脂

弱酸陽離子交換樹脂分子骨架上帶有弱酸性基團(如羧酸基-COOH),在溶液中,弱酸基團同樣可以解離出H+而呈酸性;而弱酸功能基團上的負電基團(如-COO—),能吸附結合溶液中的其他陽離子,使樹脂功能基團上解離的H+與溶液中的其他陽離子發生交換作用。但是因為弱酸陽離子交換樹脂所帶功能基團為弱酸基團,解離性較弱,低pH環境下不利于弱酸基團的解離,因此,弱酸陽離子交換樹脂適合在堿性、中性或弱酸性溶液中(如pH:5~14)使用。

(3)強堿陰離子交換樹脂

強堿陰離子交換樹脂分子骨架上帶有強堿性基團(如季胺基-NR3OH),強堿基團能在溶液中離解出OH—而呈強堿性;而強堿基團上的正電基團(如-NR3+陰),能吸附結合溶液中的其他離子,使樹脂功能基團上解離的OH—與溶液中的其他陰離子發生交換作用。強堿陰離子交換樹脂所帶強堿基團具有很強的解離性能,在不同pH環境下均能正常使用。

(4)弱堿陰離子交換樹脂

弱堿陰離子交換樹脂分子骨架上帶有弱堿基團(如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR、叔胺基-NR2),弱堿基團在溶液中也能解離出OH—而呈弱堿性;弱堿基團上的正電基團能吸附結合溶液中的其他陰離子,從而產生陰離子交換作用。因為弱堿陰離子交換樹脂所帶弱堿基團的解離性較弱,因此,其適合在中性或酸性條件下(如pH:1~9)下使用。

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