离子交换树脂的种类与特性
实验室k / 2019-07-16
离子交换树脂的种类
离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类：
1.阳离子交换树脂 以苯乙烯型树脂为例，它的单体是苯乙烯，用二乙烯苯为交联剂聚合而成，具有球形网状结构，在其分子中引入一些交换基团，如磺酸基—SO3H、羧基—COOH或酚羟基—OH等，这些基团中的氢离子可以被其它阳离子交换，所以称为阳离子交换树脂。根据这些基团的酸性强弱可分为强酸性如磺酸型和弱酸性如羧酸型酚型离子交换树脂。
磺酸型强酸性离子交换树脂，是用苯乙烯与二乙烯苯聚合再经浓硫酸磺化而得，反应式如下：
这种树脂化学性质稳定，在100℃时不受强酸、强碱、氧化剂或还原剂破坏，应用较为广泛。
其交换反应为：
R表示树脂母体
2.阴离子交换树脂 它是在聚苯乙烯树脂上引接一些碱性交换基团如季铵基—N+R3、伯胺基—NH2、仲胺基—NHR、叔胺基—NR2等基团构成。如将聚苯乙烯用氯甲醚CH3OCH2Cl处理后，再用叔胺处理即得季胺型R≡N+X-树脂。其结构为：
这些阴离子交换树脂用NaOH转型后，进行交换反应如下：
离子交换树脂的特性
(一)交联度 交联度是离子交换树脂的特性之一，它表示离子交换树脂聚合时加入交联剂的量(用重量百分表示)，含交联剂的量大，则交联度大，形成网状结构紧密，网孔小。对体积大的离子进入树脂有阻碍作用，选择性高。如交联度小则网孔大，虽然大小离子都能进入树脂内部，交换反应快，但选择性低。工作中选择交联度多大的树脂要根据被分离物质而定。如氨基酸和二肽的分离，常选用8％交联度的树脂。如分离分子量较大的肽时应选用交联度小一些的树脂如2～4％交联度。商品树脂的交联度由1～16％都有。一般选用8％交联度。
交联度在商品标签上表示的方法，如国产强酸性1号强阳离子交换树脂，它的牌号为1×12，即表示1号树脂，交联度为12％，又如强碱201×4表示交联度为4％。
(二)交换容量 交换容量是表示离子交换树脂的交换能力，即每克干燥树脂能交换离子的毫克当量数。交换容量主要决定于树脂的网状结构内含酸性或碱性的交换基团的数量，但也受交联度和溶液pH值的影响。如交联度大，网孔小，有些离子不能得到充分交换。当pH小时能抑制阳离子的交换平衡，pH大时则抑制阴离子的交换，使交换容量减低。一般树脂的交换容量约为1～10毫克当量/克。
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