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4 结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
1 绪论
1.1 离子交换树脂的基本介绍
离子交换树脂也称离子交换剂，是由聚苯乙烯、聚氯乙烯或其他树脂的高分子链为骨架, 在主链或侧链上连上容易与金属离子或酸根离子相作用的基团, 而生成的高聚物。它能把稀溶液中的离子固定在树脂上, 达到淡化溶液的目的；反过来又可把固着在树脂上的离子洗脱下来,以达到富集或浓缩微量元素的目的。在实验室中它可用于生产超纯水和提炼微量元素。在工业上它可用于淡化海水或富集海水中的镭、铀等原子工业的原料, 也可用于净化废水、废气以回收有用物质, 防止环境污染等。由于离子交换树脂在工业生产和科学研究中的作用越来越突出，使得离子交换树脂的研究工作得到了进一步的发展。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料。1935年英国Adams和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。根据Adams和Holmes的发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产并在水的脱盐中得到了应用[1]。
1944年Alelio合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础[2]。
此后，Dow化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm & Hass公司的Kunin等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。
20世纪50年代末，国内外诸多单位几乎同时合成出大孔型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。
60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到了进一步的发展，更为突出的是应用得到迅速的发展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。
从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要的功能高分子材料。如离子交换纤文、吸附树脂、螯合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在21世纪发挥重要的作用[3]。
1.2 离子交换树脂的工作原理
离子交换树脂有高分子骨架和固定在上面的固定离子以及与高聚物骨架以离子键结合并可在溶液中解离出来的反离子两部分组成，其上的功能基团是可离子化的基团，与溶液中的离子可以进行可逆交换。在水的离子交换过程中可描述为：在水的作用下，化合物和离子交换树脂发生解离，化合物解离产生的离子由溶液中逐渐扩散到树脂表面并穿过数值表面进入树脂内部，与树脂解离出的反离子发生离子交换反应，化合物中的离子被吸附在树脂上，被交换下来的反离子按与上述相反的方向扩散到溶液中。在一定条件下上述的过程可以发生逆转，使树脂恢复到原来的离子形式，因此离子交换树脂是可以再生而重复使用的。离子交换树脂是极强性物质，在有机溶剂中，体积要收缩，结构更紧密，所以在非水溶液中离子交换速度总比在水溶液中慢，交换容量小，但是溶剂性物质对大孔树脂的交换速度计交换容量的影响较小。