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陶氏离子交换树脂的分类和性质过程

发表时间:2019-01-18 10:50  品牌:陶氏离子树脂  点击数:

  陶氏离子交换树脂是一种合成的有机高分子聚合物,是一种疏松的具有多孔网状结构的惰性固体,不溶于水,也不溶于电解质溶液。这种高聚物的主要特征是它带有许多可以在溶液中电离的离子基团-官能团(例如磺酸基-SO3-H+,羧基-COO-H+,胺基R4N+X-等),所以我们可以把离子交换树脂看成一种高分子电解质。国产732强酸性阳离子交换树脂是最常见的苯乙烯苯磺酸树脂,它是先由含有一个乙烯基的单体-苯乙烯和含有两个乙烯基的单体-二乙烯苯通过加成聚合反应形成共聚体,然后由硫酸磺化,即在聚合体内引进磺酸基-SO3H,反应如下:这种离子交换树脂,具有三维空间的网状结构,在网状的骨架之间具有一定大小的空隙,可以允许游离的离子自由运动,陶氏树脂的可电离的离子基团均匀地分布在这个网状的空间内。

陶氏离子交换树脂

  如果将陶氏树脂浸泡在水溶液中,这些官能团即开始电离,产生游离的离子在树脂相内形成一种类似高分子电解质的“溶液”。此时,如果外来离子扩散进入树脂相,置换了官能团中离解的离子,离子交换反应就发生了。例如带有磺酸基官能团的阳离子交换树脂中阳离子交换反应可以表示如下:R-SO3-H++M+R-SO3M+H+式中,M+代表介质溶液中的一价阳离子:R代表惰性有机网状骨架。外来离子M+自溶液中扩散进入树脂相与树脂中的官能团(-SO3H)上的H+进行交换,于是M+吸附在树脂上而H+就离开树脂相进入溶液中,这就是所谓发生了离子交换,所以离子交换过程也可以看成是一个在树脂上进行的吸附和解吸过程。

陶氏离子交换树脂

  目前有机离子交换树脂已发展到数百种,一般说来,制备的比较好的树脂应基本是球形。用显微镜观察可见到各种树脂都有部分颗粒出现裂隙,但程度不同,有单个裂缝的球形颗粒不应超过30%。尽管用于各种用途的有机离子交换树脂种类繁多,但可以用不同的分类方法将其分类:①根据树脂所带官能团的性质不同,可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。阳离子交换树脂所带的活性基团都是一些酸性基团, 例如:磺酸基 (-SO3-H+),羧基(-COO-H+)和酚基(-O-H+)等,他们在水溶液中可以不同程度地解离出H+。

陶氏离子交换树脂

  这类树脂又可按官能团解离出H+能力的强弱分为强酸性阳离子交换树脂(如-SO3H型)和弱酸性阳离子交换树脂(如-COOH,-OH型)。阴离子交换树脂所带的官能团都是一些碱性基团(通常是一些有机胺),它们在水溶液中可以不同程度地解离出可以被交换的阴离子。例如季胺R4NOH,叔胺R3NHOH等,这些基团在水溶液中可以和溶液中的阴离子发生离子交换反应:R4NOH+X-R4NX+OH-式中,X-代表外来的一价无机阴离子。根据树腊中官能团的碱性强弱不同,又可分为强碱性阴离子交换树脂(如含季胺基R4N+Cl-官能团)和弱碱性阴离子交换树脂(如含叔胺及仲胺官能团)。