離子交換型樹脂種類及其特點研究

張玲禹

摘 要：離子交換樹脂由人工合成，具有使用較方便、離子清除徹底、反復(fù)性使用、并且使用范圍較廣泛等特征。在社會不同行業(yè)普遍使用到離子交換型樹脂。文章即將針對離子交換型樹脂相關(guān)類型及特征進行研究。

關(guān)鍵詞：離子交換型樹脂；類型；特征

在運用離子交換型樹脂工作中，經(jīng)深入了解樹脂的類型及特征，結(jié)合不同性能，能實現(xiàn)濃縮功能、分離功能、提純功效、凈化功效等等，所以研究離子交換樹脂的特征，在實際應(yīng)用中起到指導(dǎo)性作用。

一、離子交換樹脂

離子交換型樹脂，全名以基礎(chǔ)名稱、分類名稱以及骨架名稱構(gòu)成。通?？紫督Y(jié)構(gòu)劃分成凝膠型與大孔型，只要含有物理孔結(jié)構(gòu)，就叫作大孔型樹脂，即是在全名前面加上“大孔”這兩字。如果分類屬酸性的話，應(yīng)在名稱前面加上“陽”字，如果分類屬堿性的話，應(yīng)在名稱前面加上“陰”字。例如說大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。樹脂里面的化學(xué)活性基團類型，往往決定了樹脂重要的性質(zhì)及類別。

1.離子交換型樹脂定名形式

離子交換型產(chǎn)品存在的型號，由3位阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成，第1位數(shù)字說明產(chǎn)品分類，第2位數(shù)字說明骨架差異，第3位數(shù)字說明順序號可以區(qū)分基因和交聯(lián)劑等差異。如果是大孔樹脂，應(yīng)當(dāng)在型號前面加上“D”，如果是凝膠型樹脂有交聯(lián)度數(shù)值，應(yīng)當(dāng)在型號后面加“×”號接上阿拉伯?dāng)?shù)字說明。

二、離子交換樹脂的基本類型

（1）強酸性陽離子樹脂

強酸性陽離子樹脂，具有豐富的強酸性基團，例如磺酸基-即是SO3H，它極易在溶液里面離解出來H+，呈現(xiàn)強酸性。在樹脂離解完成，本體具有的負電基團，比如說SO3-，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的其它陽離子。這兩大作用使樹脂里面的H+和溶液里面的陽離子進行互相交換。這類型交換樹脂具有較強的離解能力，不論在酸性或者是堿性溶液里面，都可以離解與產(chǎn)生的離子進行交換作用。

（2）弱酸性陽離子樹脂

弱酸性陽離子樹脂，具有大量的弱酸性基團，例如羧基-即是COOH，它容易在在溶液里面離解出來H+，呈現(xiàn)弱酸性。在樹脂離解完成后，剩下的負電基團，比如R-COO-（R稱碳氫基團），可以吸附掉結(jié)合溶液里面的其它陽離子，進一步進行陽離子交換作用。這類型交換樹脂具有較弱的離解能力，若在低pH狀況下，很難離解與離子交換作用，限制在堿性溶液中、中性溶液中或者是微酸性溶液中才會起到重要的作用。通過使用酸實現(xiàn)再生（再生力強于強酸性樹脂）。

（3）強堿性陰離子樹脂

強堿性陰離子樹脂，具有豐富的強堿性基團，例如季胺基（稱為四級胺基）-即是NR3OH（R是碳氫基團），可以在溶液里面離解出來OH-，呈現(xiàn)強堿性。樹脂離解之后，余下的正電基團，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的陰離子，使陰離子進行交換作用。這種類型樹脂具有較強的離解能力，無論是什么pH情況，均可正常工作。通過使用強堿（例如NaOH）實現(xiàn)再生。

（4）弱堿性陰離子樹脂

弱堿性陰離子樹脂，具有大量的弱堿性基團，例如伯胺基（稱為一級胺基）-即是NH2；或者仲胺基（稱為二級胺基）-即是NHR；或者叔胺基（稱為三級胺基）-即是NR2，這些都能在溶液里面離解出來OH-，呈現(xiàn)弱堿性。待樹脂離解之后，含有的正電基團，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的陰離子，以使得陰離子進行交換作用。這類型樹脂在很多狀況下，吸附掉結(jié)合溶液里面的其它酸分子，并且限制在中性或者是酸性狀況下（例如pH1至9）才能起到作用，通過用Na2CO3和NH4OH實現(xiàn)再生。

（5）離子樹脂的轉(zhuǎn)型

上述都是離子交換樹脂的四大基礎(chǔ)性類型。企業(yè)在實際應(yīng)用作業(yè)中，往往將以上樹脂轉(zhuǎn)化成其它離子型模式運行，達到不同的需求。比如說，強酸性陽離子樹脂可以和NaCl進行作用，進而轉(zhuǎn)化成鈉型樹脂進行再利用。在工作的時候，鈉型樹脂釋放出Na+和溶液里面的Ca2+、Mg2+等這些陽離子進行交換吸附，使得離子得到去除。在反應(yīng)的實施，不會離解出H+，預(yù)防溶液的pH值降低帶來的副作用。比如說蔗糖轉(zhuǎn)化現(xiàn)象；離解設(shè)備發(fā)生腐蝕等等）。在離子樹脂以鈉型工作應(yīng)用后，通過使用鹽水實現(xiàn)再生（不能使用強酸）。

三、離子交換樹脂的特點

（1）交聯(lián)度

二苯乙烯稱交聯(lián)劑。通過交聯(lián)度來說明交換樹脂里含有的交聯(lián)劑，表示二苯乙烯在總體重量中占有的比例。一般應(yīng)用在氨基酸的數(shù)值，控制交聯(lián)度在2%至10%，運用于生物堿分離樹脂，控制交聯(lián)度在2至8%，不阻礙分離狀況下，適合選擇比較高的交聯(lián)度樹脂。若只用于吸附無機離子的樹脂，其交聯(lián)度可較高。

（2）交換容量

交換容量以毫克作為量數(shù)。如果交換的數(shù)值容量比較大，能夠用很少的樹脂進行交換更多的化合物，如果交換容量過大，活性基團過多，那么樹脂缺乏穩(wěn)定性。粒度作為樹脂顆粒經(jīng)過溶脹之后的大小，通常色譜50至100目，提純以20至40目樹脂為主。在實際使用過程中，離子交換樹脂的交換容量包括了吸附容量，但所占的比例因樹脂結(jié)構(gòu)不同而不同。

（3）樹脂的預(yù)處理和再生

新采購的樹脂具有部分小分子雜質(zhì)，例如有機物、鈣以及鐵等，并且陽離子交換型樹脂以鈉型（-SO3Na）為主，一般陰離子交換型樹脂以氯型為主。目的是除掉雜質(zhì)，促使其轉(zhuǎn)化成容易交換氫型（即-SO3H）和羥基型（即N+（CH3）3OH-），通過酸堿預(yù)處理方能用。在樹脂使用之后，針對雜質(zhì)或者轉(zhuǎn)化為鈉型及氯型去除，方便進行存放，應(yīng)當(dāng)進行再生。

（4）粒度。粒度是指樹脂顆粒在溶脹之后的大小，一般色譜用的是50-100目，而提純則用的是20-40目樹脂。

四、結(jié)語

由于離子交換樹脂具有諸多的優(yōu)勢，廣泛運用于各行各業(yè)中。既使用簡便、離子除掉徹底、還能反復(fù)運用、使用范圍較廣等，所以依據(jù)樹脂不同類型及性能，必須進行研究及有效地運用。

參考文獻

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（作者單位：希杰（沈陽）生物科技有限公司）