離子交換樹脂

離子交換樹脂

中文名稱：離子交(jiao)換樹脂 

英文名稱：ion exchange resin 

定義1：帶有(you)(you)官能團(tuan)(有(you)(you)交換離子的活性基團(tuan))、具有(you)(you)網狀結(jie)構(gou)、不溶性的高(gao)分子化合(he)物(wu)。通常(chang)是球(qiu)形顆粒物(wu)。 

應用(yong)學(xue)(xue)(xue)科：電(dian)力(li)（一級學(xue)(xue)(xue)科）；熱工自動化(hua)、電(dian)廠化(hua)學(xue)(xue)(xue)與金屬（二級學(xue)(xue)(xue)科） 

定義2：一種高分子量、不溶(rong)性、帶(dai)可解離(li)(li)基團的多聚(ju)物。是最常見的離(li)(li)子交換(huan)劑，常用做離(li)(li)子交換(huan)層析介(jie)質。 

應用學(xue)科(ke)：生物(wu)化學(xue)與分子生物(wu)學(xue)（一級(ji)學(xue)科(ke)）；方(fang)法(fa)與技術（二級(ji)學(xue)科(ke)） 

定義3：一(yi)種高分子量、不溶性、帶(dai)可解離(li)基團的多聚物。常用作離(li)子交(jiao)換層析介(jie)質。 

應用(yong)學(xue)(xue)科(ke)(ke)：細胞生物(wu)學(xue)(xue)（一級學(xue)(xue)科(ke)(ke)）；細胞生物(wu)學(xue)(xue)技術（二級學(xue)(xue)科(ke)(ke)） 

基本內容

離子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)樹(shu)脂的(de)全名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)由分(fen)(fen)(fen)類名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)、骨架（或基因(yin)）名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)、基本名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)組成。孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)結(jie)構分(fen)(fen)(fen)凝膠型和大(da)孔(kong)(kong)(kong)型兩種，凡具有物理孔(kong)(kong)(kong)結(jie)構的(de)稱(cheng)(cheng)(cheng)大(da)孔(kong)(kong)(kong)型樹(shu)脂，在(zai)全名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)加(jia)“大(da)孔(kong)(kong)(kong)”。分(fen)(fen)(fen)類屬(shu)酸性的(de)應在(zai)名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)加(jia)“陽(yang)(yang)”，分(fen)(fen)(fen)類屬(shu)堿性的(de)，在(zai)名(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)(cheng)前(qian)加(jia)“陰”。如：大(da)孔(kong)(kong)(kong)強酸性苯(ben)乙烯系陽(yang)(yang)離子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)樹(shu)脂。

基本分類

離(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)樹(shu)脂還(huan)可以(yi)根(gen)據(ju)其(qi)基(ji)體的種類分為(wei)苯乙烯(xi)系樹(shu)脂和(he)(he)丙烯(xi)酸(suan)系樹(shu)脂。樹(shu)脂中(zhong)化學活性(xing)(xing)基(ji)團的種類決定了樹(shu)脂的主要性(xing)(xing)質和(he)(he)類別(bie)。首先區分為(wei)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)樹(shu)脂和(he)(he)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)樹(shu)脂兩(liang)大類，它們(men)可分別(bie)與溶液中(zhong)的陽(yang)(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)(he)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)進行離(li)子(zi)(zi)(zi)交換(huan)。陽(yang)(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)樹(shu)脂又(you)分為(wei)強(qiang)酸(suan)性(xing)(xing)和(he)(he)弱酸(suan)性(xing)(xing)兩(liang)類，陰離(li)子(zi)(zi)(zi)樹(shu)脂又(you)分為(wei)強(qiang)堿性(xing)(xing)和(he)(he)弱堿性(xing)(xing)兩(liang)類 （或(huo)再(zai)分出中(zhong)強(qiang)酸(suan)和(he)(he)中(zhong)強(qiang)堿性(xing)(xing)類）。

(1) 強酸性陽離子樹脂
　　這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或堿性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
　　樹脂在使用一段時間后，要進行再生處理，即用化學藥品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。

　　(2) 弱酸性陽離子樹脂 
　　這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解后余下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。

　　(3) 強堿性陰離子樹脂
　　這類樹脂含有強堿性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
　　這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進行再生。

　　(4) 弱堿性陰離子樹脂
　　這類樹脂含有弱堿性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3進行再生。

　　(5) 離子樹脂的轉型
　　以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上，常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行，以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽，除去這些離子。反應時沒有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。這種樹脂以鈉型運行使用后，可用鹽水再生(不用強酸)。又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用，工作時放出Cl－而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3－)運行。強酸性樹脂及強堿性樹脂在轉變為鈉型和氯型后，就不再具有強酸性及強堿性，但它們仍然有這些樹脂的其他典型性能，如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。