
所差異的隻是,無機化學的複分解反應一般是均相反應,而在離子交換樹脂上進行的反應是非均相反應。最主要的離子交換反應有:
① 陽離子交換樹脂的交換反應:

R為高分子強酸基,如結構式a、b。

② 陰離子交換樹脂的交換反應:

R為高分子強堿基,如結構式c。
簡史 離子交換樹脂開始出現於1935年,當時,英國人B.A.亞當斯和E.L.霍姆斯發現,苯酚磺酸-甲醛逐步聚合物能夠交換陽離子,其後,又發現間苯二胺與甲醛的聚合物具有交換陰離子的性能。1939年德國法本公司和1941年美國的樹脂產品和化學品公司先後開始工業生產,並分別以Wofatit 和Amberlite作為商品名。1944年美國人G.F.達萊利奧合成了苯乙烯係離子交換樹脂。第二次世界大戰期間,在德國,Wofatitchuyongyushuidejingzhiwai,haicongrenzaosigongchangfeiyezhonghuishoutongan,congzhaoxiangfeiyezhonghuishouyin。zaizheqijian,meiguojianglizijiaohuanshuzhiyongyucongpinyoukuangzhongtiquyoujiyongyuheliebianshengchengwu、超鈾元素、稀土元素的分離。戰後,離子交換樹脂的合成和應用進一步得到發展,在水純化領域中,采用混合床脫鹽法,製得了電阻率為1800萬歐·厘米的高純水。50年代以後,開展了膜狀離子交換樹脂的研究,開辟了電化學的新領域。60年代初期,為適應尖端科學的發展,又研製出耐壓、耐磨、高交換速度、能交換或吸著高分子量化合物(如水裏的腐植酸)的大孔離子交換樹脂。在選擇分離稀有金屬、貴重金屬,環境保護,醫藥,仿生高分子,選擇性膜,金屬絡合催化等方麵都有了廣泛的應用。 70年代以後,又出現了各種大孔吸附樹脂及特種樹脂。
分類 離子交換樹脂根據外觀形狀及物理性質(孔度、孔度分布、比表麵、孔徑等)分為凝膠、大孔和離子交換膜等。根據用途有選擇交換用、脫色用、吸著用、電子交換(氧化還原)用等。根據母體的化學結構可分為苯乙烯係列、丙烯酸係列、酚醛類係列等。根據離子交換樹脂中活性基團的性質可分為:強酸性的、中等酸性的、弱酸性的;強堿性的、中等堿性的、弱堿性的;氧化還原性的。含有酸性基團的離子交換樹脂,能同溶液裏的陽離子起交換反應,稱為陽離子交換樹脂;含有堿性基團的離子交換樹脂,能交換溶液裏的陰離子,稱為陰離子交換樹脂;含氧化還原基團的離子交換樹脂,能與溶液裏的還原劑或氧化劑起反應,稱為電子交換樹脂;同tong時shi含han酸suan性xing和he堿jian性xing基ji團tuan的de稱cheng為wei兩liang性xing樹shu脂zhi,因yin為wei它ta在zai溶rong液ye裏li能neng與yu堿jian或huo酸suan作zuo用yong。若ruo樹shu脂zhi與yu溶rong液ye裏li的de高gao價jia陽yang離li子zi作zuo用yong後hou,能neng形xing成cheng鉗qian環huan形xing的de絡luo合he物wu,則ze稱cheng為wei螯ao合he樹shu脂zhi。
合成 離子交換樹脂的合成過程見圖。
離子交換樹脂
性質 離子交換樹脂商品一般是製成直徑為 0.4~0.6毫米的球狀顆粒;在水中能溶脹,但不溶於任何溶劑,加熱不熔。
①強酸性樹脂 它的酸性接近硫酸,能與鹽發生複分解作用,在任何pH的溶液裏都能使用。
②中等酸性樹脂 這類樹脂的酸性接近磷酸,能與高價金屬鹽發生不同程度的交換作用。
③弱酸性樹脂 這類樹脂的化學性質與乙酸相似,酸性比較弱,不易與鹽類起交換作用;但在堿性溶液裏,能與多價金屬離子發生複分解作用,對二價金屬離子如銅、鈷、鎳、鋅、汞等有較高的結合力。在使用時,要考慮它的鹽型能起水解作用。最高使用溫度在 120℃左右,容易為強酸再生。
④強堿性樹脂(含季銨堿基) 這類樹脂的堿性相當於苛性堿,能除去水溶液裏很弱的酸如硼酸、矽酸、碳酸、低di分fen子zi量liang的de有you機ji酸suan等deng。這zhe類lei樹shu脂zhi的de羥qiang基ji與yu氮dan原yuan子zi結jie合he能neng力li很hen弱ruo,故gu易yi與yu金jin屬shu鹽yan起qi複fu分fen解jie作zuo用yong,形xing成cheng堿jian性xing很hen強qiang的de溶rong液ye。羥qiang型xing樹shu脂zhi對dui熱re不bu穩wen定ding,若為強堿Ⅰ型樹脂(見結構式a),使用溫度不能超過60℃;若為Ⅱ型樹脂(b),不能超過40℃。因此,這類樹脂不使用時,一般以氯型保存,不能以羥型保存。強堿性樹脂可以在任何pH溶液裏進行交換。

⑤弱堿性樹脂 弱ruo堿jian性xing樹shu脂zhi的de化hua學xue性xing質zhi與yu銨an相xiang似si,呈cheng弱ruo堿jian性xing,能neng吸xi著zhe水shui溶rong液ye裏li的de酸suan而er形xing成cheng鹽yan,其qi鹽yan型xing在zai水shui溶rong液ye中zhong發fa生sheng水shui解jie。樹shu脂zhi與yu強qiang酸suan和he高gao價jia酸suan結jie合he力li強qiang,對dui氧yang和he熱re的de穩wen定ding性xing差cha。
影響離子交換反應的因素 lizijiaohuanfanyingzhuyaofashengzaishuzhineibu。zailizijiaohuanfanyingqian,rongyelidefanyingwubixunengkuosanjinshuzhineibu。kuosansulvyushuzhitishangmaoxikongdaxiaoyouguan,ermaoxikongdedaxiao,yuhechengshijiarudejiaolianjideliangyouguan。jiaolianjiyongliangshaode,樹脂的交聯度小,毛細孔孔徑就大,反應物就容易擴散進去;交(jiao)聯(lian)劑(ji)用(yong)量(liang)多(duo)的(de),樹(shu)脂(zhi)的(de)交(jiao)聯(lian)度(du)大(da),毛(mao)細(xi)孔(kong)孔(kong)徑(jing)就(jiu)小(xiao),反(fan)應(ying)物(wu)就(jiu)不(bu)容(rong)易(yi)進(jin)去(qu)。因(yin)此(ci),往(wang)往(wang)利(li)用(yong)交(jiao)聯(lian)度(du)不(bu)同(tong)的(de)樹(shu)脂(zhi),將(jiang)分(fen)子(zi)量(liang)不(bu)同(tong)的(de)化(hua)合(he)物(wu)分(fen)開(kai)。
lingwai,rongyelidelizinongduyushuzhidejiaohuanliangyeshiyingxiangfanyingwukuosanjinshuzhineibudeyinsuzhiyi。ruorongyelidelizinongdubijiaogao,ershuzhidejiaohuanliangyoubijiaoxiaoshi,zelizihenyikuosanjinshuzhineibujinxingjiaohuan;反之,若溶液裏的離子濃度較小,樹脂的交換量又高,溶液裏的離子不易擴散進去,故交換反應不能進行,因而去除溶液裏少量離子是困難的。
手機版




