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离子交换树脂

2020-08-12 10:00:46

离子交换树脂是带有可交换离子功能基团的具有三维网孔结构的高分子聚合物,其能够与溶液中相应的阳离子或阴离子发生交换作用,达到吸附去除或富集提取的目的。离子交换树脂的结构由三部分组成:不溶性的三维空间网状高分子骨架、连接在高分子骨架上的功能基团以及功能基团上所带的可交换离子。

离子交换树脂按照组成其分子骨架的物质不同,分为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系等;按照其可交换的离子性质分类,可分为阳离子交换树脂阴离子交换树脂,而阳离子交换树脂又可分为强酸阳离子交换树脂与弱酸阳离子交换树脂,阴离子交换树脂又可分为强碱阴离子交换树脂与弱碱阴离子交换树脂;按照其内部孔道结构的不同,可分为大孔型离子交换树脂与凝胶型离子交换树脂。

(1)强酸阳离子交换树脂

强酸阳离子交换树脂分子骨架上带有强酸性基团(如磺酸基-SO3H),在溶液中,强酸基团易离解出H+,故呈强酸性;而强酸功能基团上的负电基团(如-SO3—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。强酸阳离子交换树脂因其强酸功能基团解离能力强,因此,在酸性或碱性溶液中功能基团均能发生解离并产生离子交换作用。

(2)弱酸阳离子交换树脂

弱酸阳离子交换树脂分子骨架上带有弱酸性基团(如羧酸基-COOH),在溶液中,弱酸基团同样可以解离出H+而呈酸性;而弱酸功能基团上的负电基团(如-COO—),能吸附结合溶液中的其他阳离子,使树脂功能基团上解离的H+与溶液中的其他阳离子发生交换作用。但是因为弱酸阳离子交换树脂所带功能基团为弱酸基团,解离性较弱,低pH环境下不利于弱酸基团的解离,因此,弱酸阳离子交换树脂适合在碱性、中性或弱酸性溶液中(如pH:5~14)使用。

(3)强碱阴离子交换树脂

强碱阴离子交换树脂分子骨架上带有强碱性基团(如季胺基-NR3OH),强碱基团能在溶液中离解出OH—而呈强碱性;而强碱基团上的正电基团(如-NR3+阴),能吸附结合溶液中的其他离子,使树脂功能基团上解离的OH—与溶液中的其他阴离子发生交换作用。强碱阴离子交换树脂所带强碱基团具有很强的解离性能,在不同pH环境下均能正常使用。

(4)弱碱阴离子交换树脂

弱碱阴离子交换树脂分子骨架上带有弱碱基团(如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR、叔胺基-NR2),弱碱基团在溶液中也能解离出OH—而呈弱碱性;弱碱基团上的正电基团能吸附结合溶液中的其他阴离子,从而产生阴离子交换作用。因为弱碱阴离子交换树脂所带弱碱基团的解离性较弱,因此,其适合在中性或酸性条件下(如pH:1~9)下使用。

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