关于什么是离子交换树脂基如何选择离子交换树脂？

煎蛋baby · 发表于 2017-8-23 15:49:13

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离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
基本分类
      离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸和中强碱性类）。
基本类型
强酸性阳离子树脂
      这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
   树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。
弱酸性阳离子树脂
      这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－（R为碳氢基团），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中（如pH5～14）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（比强酸性树脂较易再生）。

强碱性阴离子树脂
      这类树脂含有强碱性基团，如季胺基（亦称四级胺基）－NR3OH(R为碳氢基团），能在水中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
      这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（如NaOH）进行再生。

弱碱性阴离子树脂
   这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺基（二级胺基）-NHR、或叔胺基（三级胺基）-NR2，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（如pH1～9）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
离子树脂的转型
      以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子型式运行，以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用（如蔗糖转化和设备腐蚀等）。这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生（不用强酸）。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl－而吸附交换其他阴离子，它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3－）运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有强酸性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。
基体组成
      离子交换树脂（ionresin）的基体（matrix），制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸（酯）两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。
      这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素（包括带负电的或不带电的）；但在再生时较难洗脱。因此，糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色，可充分发挥两者的长处。
      树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的性质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而耐用，密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%；用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%；单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。
   除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系（FP）、环氧系（EPA）、乙烯吡啶系（VP）、脲醛系（UA）等。
物理结构
      离子树脂常分为凝胶型，大孔型和Fine Mesh 树脂。
   凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔（micro-pore）。湿润树脂的平均孔径为2～4nm（2×10－6 ～4×10－6mm）。这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3～0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5～20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。
      大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔（macro-pore），润湿树脂的孔径达100～500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力（van de Waals force）产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。
      大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点：耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。
应用领域
树脂分类
树脂功能
应用行业
树脂型号
备注
软水树脂
去除钙镁离子，软化水，降低水的硬度等
生活用水软化，锅炉水，造纸厂，电子行业，半导体，钢铁厂，电厂冷凝水，补给水等
T-40 Na ， T-42 Na，
T-52 H , T-50 H

软水树脂
冷凝水处理
发电厂用的冷凝水回收处理系统 ,导电率<0.1us二氧化硅SiO2 < 0.01 ppm as SiO2
强酸型阳离子: T-50 H
强碱型阴离子:A-21 Cl

混床树脂
高纯水制备
部分锅炉水，造纸厂，电子行业，半导体，钢铁厂，火电厂冷凝水，核电厂，补给水等
高阶核子级均粒混床树脂T-42 Na SM，A-23 Cl SM
电阻率＞15M
抛光树脂
超纯水制备
电子产业，生产半导体及映像管产业，实验室，激光，高精仪器，医用行业，以及核电厂等
MB-106 UP
电阻率＞18.2M，自来水进水>17M
除重金属螯合树脂
去除铜镍铅锌钴锰钙镁等
氯碱行业，PTA行业，电镀，化学镀，垃圾渗透液等行业去除重金属铜镍铅锌钴锰钙镁等
CH-90
可处理5g/L重金属溶液到0.02ppm
吸金树脂
回收氰化银Ag(CN)2- ,氰化金Au(CN)2-等
电镀，废电子回收，银矿，金矿等
A-21S
大交换容量，高选择性，低泄漏量
回收酸树脂
回收酸，盐酸，硫酸，硝酸，氢氟酸等
钢铁酸洗行业，制糖业等
A-32 FM, A-35 FM
矮床酸阻滞树脂
回收全氟辛酸

A-107

回收醋酸

A-5X MP

螯合树脂
回收镍树脂
电镀，化学镀，等行业去除或者回收镍等
CH-90 Na

除铬树脂
去除三价铬离子
电镀，化学镀等清洗水除铬
T-5202H

除铬树脂
去除六价铬离子
电镀，化学镀等清洗水除铬
A-21S

净化铬酸
净化铬酸
电镀，化学镀等
CH-27

除磷树脂
去除磷
去除废水中各价态磷
A-107

除硝酸盐树脂
去除硝酸盐
井水，矿泉水等饮用水去除硝酸盐，以及水产养殖中去除硝酸盐，例如样笋壳鱼，水晶虾等
A-62 MP
食品级树脂
除硼树脂
去除硼离子
海水淡化，饮用水，超纯水去除硼，废水除硼等
CH-99，CH-99 FM

螯合树脂
去除铜离子不除钯
电镀槽中去除铜离子，不去除催化剂钯，电镀行业，废电子回收行业等
CXO-18

除汞树脂
去除重金属汞
垃圾渗透液除汞，PVC行业，石化行业等去除汞
CH-95，CH-97

除氟树脂
去除氟离子
井水，矿泉水等饮用水去除氟离子，以及轮胎厂等废水去除氟离子
CH-87，CH-32
< 1ppm
吸银离子
回收银，吸附银离子
电镀，废电子回收，银矿等
CAG-47

除铝树脂
去除铝离子
铝阳极反应清洗水去除铝离子等
T-62 MP
催化剂级树脂
催化剂树脂
固体碱催化剂树脂
代替矿物质碱催化剂
A-8X MP

核电厂树脂
抛光树脂
制备超纯水等
MB-106，T-46 Li/H，A-33 OH
电阻率>18M，有数十家核电厂使用
脱色树脂
脱色
制糖业脱色，味精脱色等
A-30 MP,A-72 MP

石化工业
对循环水去除酸
乙二醇 (MEG) 制造应用
T-56 and A-8X mp

吸附氛
排放废水中吸附产品氛
ADS-600

固体酸催化剂树脂
合成樟脑油，乙酸异冰片酯用催化剂
合成樟脑油，乙酸异冰片酯等用固体酸催化剂树脂
T-66 MP

合成生物柴油用催化剂
生产生物柴油用催化剂树脂
T-63 MP

净化树脂
净化生物柴油用树脂
净化生物柴油生产中产生的色素，甘油，无机离子等，以实现无水操作
T-45 BD

湿法冶金树脂
吸附钼，铼
湿法冶金行业，贵金属回收行业等
RCX-5143

吸附镓
湿法冶金行业，核电厂，贵金属回收行业等
CH-920Ga

吸金树脂
金矿等
A-21 S

除砷树脂
去除砷
饮用水除砷，饮料或者其他行业去除砷
ARSENIL
小于5ppb

去除溴化物

A-33
小于5ppb
螯合树脂
脱碱软化，去除重金属
饮用水等脱碱软化，选择性去除重金属等
CXO-12 MP

螯合树脂
回收铂金钯金
电镀，废电子回收，贵金属矿等回收铂金钯金
CH-95，CH-97

除铁树脂
去除铁离子
饮用水或者其他溶液去除铁离子
T-IRR
再生只需纯水冲洗
大孔吸附树脂
吸附提取木糖醇
制备木糖醇
A-15 MP

大孔吸附净化氨基酸
大孔吸附净化氨基酸
ADS-600

大孔吸附甜菊糖等
大孔吸附甜菊糖等
ADS-750

大孔吸附净化抗生素，中草药提纯等
大孔吸附净化抗生素，中草药提纯等
ADS-800

肝素钠提取
提取肝素钠
A-722 MP

药用树脂
固相肽合成用树脂
固相肽合成用树脂，生物制药，生物技术行业
CMB100/CMB200

去苦味剂
药厂等制药行业
Tulsion® 335 , 339 , 343

药效缓释剂
Tulsion® 344

降胆固醇药剂
Tulsion® 412

降低血中钾
Tulsion® 345