
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,Wofatit除(chu)用(yong)於(yu)水(shui)的(de)精(jing)製(zhi)外(wai),還(hai)從(cong)人(ren)造(zao)絲(si)工(gong)廠(chang)廢(fei)液(ye)中(zhong)回(hui)收(shou)銅(tong)氨(an),從(cong)照(zhao)像(xiang)廢(fei)液(ye)中(zhong)回(hui)收(shou)銀(yin)。在(zai)這(zhe)期(qi)間(jian),美(mei)國(guo)將(jiang)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂(zhi)用(yong)於(yu)從(cong)貧(pin)鈾(you)礦(kuang)中(zhong)提(ti)取(qu)鈾(you)及(ji)用(yong)於(yu)核(he)裂(lie)變(bian)生(sheng)成(cheng)物(wu)、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;tongshihansuanxinghejianxingjituandechengweiliangxingshuzhi,yinweitazairongyelinengyujianhuosuanzuoyong。ruoshuzhiyurongyelidegaojiayanglizizuoyonghou,nengxingchengqianhuanxingdeluohewu,zechengweiaoheshuzhi。
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、difenziliangdeyoujisuandeng。zheleishuzhideqiangjiyudanyuanzijiehenenglihenruo,guyiyujinshuyanqifufenjiezuoyong,xingchengjianxinghenqiangderongye。qiangxingshuzhiduirebuwending,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 ruojianxingshuzhidehuaxuexingzhiyuanxiangsi,chengruojianxing,nengxizheshuirongyelidesuanerxingchengyan,qiyanxingzaishuirongyezhongfashengshuijie。shuzhiyuqiangsuanhegaojiasuanjieheliqiang,duiyangheredewendingxingcha。
影響離子交換反應的因素 離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)反(fan)應(ying)主(zhu)要(yao)發(fa)生(sheng)在(zai)樹(shu)脂(zhi)內(nei)部(bu)。在(zai)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)反(fan)應(ying)前(qian),溶(rong)液(ye)裏(li)的(de)反(fan)應(ying)物(wu)必(bi)須(xu)能(neng)擴(kuo)散(san)進(jin)樹(shu)脂(zhi)內(nei)部(bu)。擴(kuo)散(san)速(su)率(lv)與(yu)樹(shu)脂(zhi)體(ti)上(shang)毛(mao)細(xi)孔(kong)大(da)小(xiao)有(you)關(guan),而(er)毛(mao)細(xi)孔(kong)的(de)大(da)小(xiao),與(yu)合(he)成(cheng)時(shi)加(jia)入(ru)的(de)交(jiao)聯(lian)劑(ji)的(de)量(liang)有(you)關(guan)。交(jiao)聯(lian)劑(ji)用(yong)量(liang)少(shao)的(de),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。
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