离子交换型树脂种类及其特点研究

张玲禹

摘 要：离子交换树脂由人工合成，具有使用较方便、离子清除彻底、反复性使用、并且使用范围较广泛等特征。在社会不同行业普遍使用到离子交换型树脂。文章即将针对离子交换型树脂相关类型及特征进行研究。

关键词：离子交换型树脂；类型；特征

在运用离子交换型树脂工作中，经深入了解树脂的类型及特征，结合不同性能，能实现浓缩功能、分离功能、提纯功效、净化功效等等，所以研究离子交换树脂的特征，在实际应用中起到指导性作用。

一、离子交换树脂

离子交换型树脂，全名以基础名称、分类名称以及骨架名称构成。通常孔隙结构划分成凝胶型与大孔型，只要含有物理孔结构，就叫作大孔型树脂，即是在全名前面加上“大孔”这两字。如果分类属酸性的话，应在名称前面加上“阳”字，如果分类属碱性的话，应在名称前面加上“阴”字。例如说大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。树脂里面的化学活性基团类型，往往决定了树脂重要的性质及类别。

1.离子交换型树脂定名形式

离子交换型产品存在的型号，由3位阿拉伯数字构成，第1位数字说明产品分类，第2位数字说明骨架差异，第3位数字说明顺序号可以区分基因和交联剂等差异。如果是大孔树脂，应当在型号前面加上“D”，如果是凝胶型树脂有交联度数值，应当在型号后面加“×”号接上阿拉伯数字说明。

二、离子交换树脂的基本类型

（1）强酸性阳离子树脂

强酸性阳离子树脂，具有丰富的强酸性基团，例如磺酸基-即是SO3H，它极易在溶液里面离解出来H+，呈现强酸性。在树脂离解完成，本体具有的负电基团，比如说SO3-，可以吸附掉结合溶液里面的其它阳离子。这两大作用使树脂里面的H+和溶液里面的阳离子进行互相交换。这类型交换树脂具有较强的离解能力，不论在酸性或者是碱性溶液里面，都可以离解与产生的离子进行交换作用。

（2）弱酸性阳离子树脂

弱酸性阳离子树脂，具有大量的弱酸性基团，例如羧基-即是COOH，它容易在在溶液里面离解出来H+，呈现弱酸性。在树脂离解完成后，剩下的负电基团，比如R-COO-（R称碳氢基团），可以吸附掉结合溶液里面的其它阳离子，进一步进行阳离子交换作用。这类型交换树脂具有较弱的离解能力，若在低pH状况下，很难离解与离子交换作用，限制在碱性溶液中、中性溶液中或者是微酸性溶液中才会起到重要的作用。通过使用酸实现再生（再生力强于强酸性树脂）。

（3）强碱性阴离子树脂

强碱性阴离子树脂，具有丰富的强碱性基团，例如季胺基（称为四级胺基）-即是NR3OH（R是碳氢基团），可以在溶液里面离解出来OH-，呈现强碱性。树脂离解之后，余下的正电基团，可以吸附掉结合溶液里面的阴离子，使阴离子进行交换作用。这种类型树脂具有较强的离解能力，无论是什么pH情况，均可正常工作。通过使用强碱（例如NaOH）实现再生。

（4）弱碱性阴离子树脂

弱碱性阴离子树脂，具有大量的弱碱性基团，例如伯胺基（称为一级胺基）-即是NH2；或者仲胺基（称为二级胺基）-即是NHR；或者叔胺基（称为三级胺基）-即是NR2，这些都能在溶液里面离解出来OH-，呈现弱碱性。待树脂离解之后，含有的正电基团，可以吸附掉结合溶液里面的阴离子，以使得阴离子进行交换作用。这类型树脂在很多状况下，吸附掉结合溶液里面的其它酸分子，并且限制在中性或者是酸性状况下（例如pH1至9）才能起到作用，通过用Na2CO3和NH4OH实现再生。

（5）離子树脂的转型

上述都是离子交换树脂的四大基础性类型。企业在实际应用作业中，往往将以上树脂转化成其它离子型模式运行，达到不同的需求。比如说，强酸性阳离子树脂可以和NaCl进行作用，进而转化成钠型树脂进行再利用。在工作的时候，钠型树脂释放出Na+和溶液里面的Ca2+、Mg2+等这些阳离子进行交换吸附，使得离子得到去除。在反应的实施，不会离解出H+，预防溶液的pH值降低带来的副作用。比如说蔗糖转化现象；离解设备发生腐蚀等等）。在离子树脂以钠型工作应用后，通过使用盐水实现再生（不能使用强酸）。

三、离子交换树脂的特点

（1）交联度

二苯乙烯称交联剂。通过交联度来说明交换树脂里含有的交联剂，表示二苯乙烯在总体重量中占有的比例。一般应用在氨基酸的数值，控制交联度在2%至10%，运用于生物碱分离树脂，控制交联度在2至8%，不阻碍分离状况下，适合选择比较高的交联度树脂。若只用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。

（2）交换容量

交换容量以毫克作为量数。如果交换的数值容量比较大，能够用很少的树脂进行交换更多的化合物，如果交换容量过大，活性基团过多，那么树脂缺乏稳定性。粒度作为树脂颗粒经过溶胀之后的大小，通常色谱50至100目，提纯以20至40目树脂为主。在实际使用过程中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但所占的比例因树脂结构不同而不同。

（3）树脂的预处理和再生

新采购的树脂具有部分小分子杂质，例如有机物、钙以及铁等，并且阳离子交换型树脂以钠型（-SO3Na）为主，一般阴离子交换型树脂以氯型为主。目的是除掉杂质，促使其转化成容易交换氢型（即-SO3H）和羟基型（即N+（CH3）3OH-），通过酸碱预处理方能用。在树脂使用之后，针对杂质或者转化为钠型及氯型去除，方便进行存放，应当进行再生。

（4）粒度。粒度是指树脂颗粒在溶胀之后的大小，一般色谱用的是50-100目，而提纯则用的是20-40目树脂。

四、结语

由于离子交换树脂具有诸多的优势，广泛运用于各行各业中。既使用简便、离子除掉彻底、还能反复运用、使用范围较广等，所以依据树脂不同类型及性能，必须进行研究及有效地运用。

参考文献

[1]龚毅忠.提高离子交换装置经济性的措施[J].工业水处理，1994，01：33-34.

[2]李兴.离子交换树脂在使用中存在的问题与对策[J].天津电力技术，2005，01：16-17.

[3]黄瑞放.双室固定床离子交换器[J].水处理技术，1991，03：71.

（作者单位：希杰（沈阳）生物科技有限公司）