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离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能解离的基团形成的不溶性高分子电解质，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.2mm。离子交换树脂具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。利用离子交换树脂的该功能进行交换、吸附、络合，达到富集、分离、提纯、脱色和脱盐等效果；利用离子交换树脂的酸碱性质，开拓了不溶固体酸碱催化有机合成反应的新领域。因此，几十年来离子交换树脂及离子交换技术受到人们的广泛关注。其应用已深入到化工生产、湿法冶金、原子能工业、食品工业、医药工业、分析化学与环境保护等许多领域。
1.1. 离子交换树脂概述
离子交换树脂是能够显示离子交换功能的一种高分子材料。它是由在交联结构的高分子基体上以化学键结合许多交换基团的固定离子和以离子键及固定离子结合的符号相反的离子所构成的。因为离子交换反应一般是可逆的，在一定条件下被交换的离子可以解吸，使离子又恢复到原来的离子式。所以，离子交换树脂通过相互交换和再生可以进行反复地利用。
使用的离子交换树脂大部分是以丙烯酸及其衍生物与二乙烯苯的共聚体作为基体。高分子基体中必须含有一定量的交联剂，如二乙烯苯，这是为了使离子交换树脂在酸、碱及有机溶剂中不溶和在加热时不熔。共聚基体中交联剂的百分含量称为离子交换树脂的交联度。高分子基体进行化学反应后，引入了可交换的基团即成为离子交换树脂。离子交换树脂分类如下：
离子交换树脂 阳离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
阴离子交换树脂 强碱性阴离子交换树脂
弱碱性阴离子交换树脂
（1） 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，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，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。
（2） 弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出氢离子而呈酸性。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)。
（3） 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。
（4） 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。
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