聚苯乙烯阳离子交换树脂的制备

1. 离子交换树脂的原材料是什么

一般骨架是苯乙烯和二乙烯苯的交联产物，再加上相应的功能集团如磺酸基或者季氨基。
此外还有丙烯酸系等等很多种骨架。

2. 什么叫离子交换树脂

什么是离子交换树脂？

1.离子交换树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物.离子交换树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架，另一部分是可移动的活性离子。

2.离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的阳离子发生交换，称阳离子交换树脂如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴离子，称阴离子交换树脂。

离子交换树脂的原理是什么？

在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Cat、Kt、Mg2+、Fe3+等）与阳离子交换树脂上的H+进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。水中的阴离子（如C1-、HCO，等）与阴离子交换树脂上的O进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中。而H+与0H-相结合生成水，从而达到过滤的目的。

3. 钠离子交换树脂属于什么材料

钠离子交换树脂，是最常用的强酸性阳离子树脂，就是由苯乙烯和二乙烯苯共聚后，形成聚苯乙烯白球，再通过浓硫酸磺化，引入活性基团-SO³H而制成。其中苯乙烯为单体，二乙烯苯为交连剂，聚苯乙烯为骨架；聚合时，所用的二乙烯苯的质量占苯乙烯与二乙烯苯总质量的质量分数，即为交连度。引入的活性基团为强酸性的磺酸基，易电离出H+，可与水中的阳离子进行交换，为此它被称为苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂。阳离子交换树脂有氢型和钠型两种形式出厂...。一杰环保

4. 阴阳离子交换树脂的阴阳离子交换树脂简介

在其网状结构的骨架上有许多可电离、可被交换的基团，如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基 (—NROH)等，正由于这些基团的存在，才使树脂具有离子交换能力 。
离子交换树脂的种类很多，常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构，其中二乙烯苯是交联剂。经浓硫酸磺化后，即制得聚苯乙烯型磺酸基阳离子交换树脂。
如果用其它基团代替磺酸基，就可以得到一系列阳离子交换树脂。例如—COOH、—OH等。这些基团上的氢离子可被样品溶液中的阳离子交换。
离子交换树脂内含有一定量的水份，在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水，应先用浓食盐水（-10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放于水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。 在长期贮存中，强型树脂应转变成盐型，弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型，然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中，应保持在5-40°C的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量。若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水的温度可根据气温而定。
阴离子交换树脂具有与阳离子交换树脂同样的有机骨架，只是在骨架上引入了可离解的碱性基团，如—NH、—NH、—NHR等。这类树脂若用NaOH溶液处理，则发生交换反应而转变为—OH型阴离子交换树脂。其反应如下：
R—N(CH)Cl + OH ====== R—N(CH)OH + C1
这些基团上的氢氧根离子可被样品溶液中的阴离子交换。
阳树脂分弱树脂和强树脂两大类。分子式H-R(当然也可以是Na-R型), H就是氢离子。树脂高度约0.8米到1.6米。当水从上向下，通过树脂层时，水中的阳离子与树脂的H离子发生交换，树脂最上层是铁钙镁离子，接着是钾钠氨离子。
出水水质是酸性的，PH值一般小于3。当运行约一天左右时，出水开始出现钠离子，表示反应到了终点，需要用酸(HCl)反洗，将钠钙离子再置换出来。

5. 氢型阳离子交换树脂是什么

氢型阳离子交换树脂是一种人造有机聚合物产品，其原料通常是苯乙烯或丙烯酸（酯），先经聚合反应生成具有三度空间立体网状结构的聚合物骨架（树脂母体），再于骨架上导入不同的「化学活性基」而成。

由于它的活性基如磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等含有活性氢离子，可在水中解离出来，用于与其它阳离子进行交换，因此特别在阳离子树脂名称之前再冠上「氢型」两字，以与同一系统的「钠型」种类有所区别。不过「钠型」可以利用强酸处理成为「氢型」，「氢型」也可以用「氢氧化钠」溶液处理成为「钠型」，即两型树脂实际上可以互相转换。

氢型阳离子交换树脂不溶于水和一般溶剂，常被制成颗粒状，外观看起来有些像鱼卵，粒径大约在0.3 ~ 1.2 mm之间，但大部分在0.4 ~ 0.6 mm范围内。化学性质相当安定，摸起来硬而有弹性，机械强度也足够承受相当压力，颜色由白色至近乎黑色都有，颜色浅时呈透明状，深时呈半透明状，都有光鲜亮丽的树脂光泽。

氢型阳离子交换树脂最常应用的地方，就是硬水的软化，即让硬水流过树脂层，把硬水中的「硬度离子」如钙、镁等离子吸收在树脂中，就变成不带硬度离子的软水了。依需要的不同，它也可以应用到水质预处理工艺中，用作软化水质及降低pH值之用。

氢型阳离子交换树脂主要分为两种：强酸性阳离子交换树脂（strong-acid anion exchange resin）和弱酸性阳离子交换树脂（weak-acid anion exchange resin）。强酸性阳离子交换树脂因其活性氢离子在水中很容易解离而得名，其骨架均为聚苯乙烯系统，主要产品是「磺酸型」。弱酸性阳离子交换树脂因其活性氢离子在水中比较不易解离而得名，骨架均为聚丙烯酸系统，主要产品是「羧酸型」。

由于强酸性阳离子交换树脂的解离能力很强，所以在任何酸性或碱性溶液中均能解离和产生离子交换作用，其作用pH范围介于1~14。反之，弱酸性阳离子交换树脂的解离能力很弱，只能在弱酸性至碱性溶液中解离和产生离子交换作用，其作用pH范围仅介于5~14。

6. 什么叫离子交换树脂

什么是离子交换树脂？

离子交换是一种可逆的化学反应，其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物，而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点，其中带正电离子（阳离子）或带负电离子（阴离子）的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。

离子交换树脂基质通过在称为聚合的过程中使烃链彼此交联而形成。交联使树脂聚合物具有更强，更有弹性的结构和更大的容量（按体积计）。虽然大多数IX树脂的化学组成是聚苯乙烯，但某些类型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）制造的。然后树脂聚合物经历一种或多种化学处理以将官能团结合到位于整个基质中的离子交换位点。这些官能团赋予离子交换树脂其分离能力，并且从一种树脂到下一种树脂会有很大差异。最常见的成分包括：

1.强酸阳离子交换树脂

由聚苯乙烯基质和磺酸盐（SO 3 -）官能团组成，其中带有钠离子（Na 2+）用于软化应用，或氢离子（H +）用于脱矿质

2.弱酸阳离子交换树脂

树脂由丙烯酸聚合物组成，该聚合物已用硫酸或苛性钠水解以产生羧酸官能团。由于它们对氢离子（H +）的高亲和力，弱酸阳离子交换树脂通常用于选择性地除去与碱度相关的阳离子。

3.强碱阴离子交换树脂

通常由经过氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基质组成，以将阴离子固定到交换位点。1型强碱阴离子交换树脂是通过应用三甲胺生产的，其产生氯离子（Cl -），而2型强碱阴离子交换树脂通过应用二甲基乙醇胺生产，其产生氢氧根离子（OH -）。

4.弱碱阴离子交换树脂

通常由经过氯甲基化的聚苯乙烯基质组成，然后用二甲胺胺化。弱碱阴离子交换树脂

的独特之处在于它们不具有可交换的离子，因此用作酸吸收剂以除去与强无机酸相关的阴离子。

5.螯合树脂

螯合树脂是最常见的特种树脂类型，用于选择性去除某些金属和其他物质。在大多数情况下，树脂基质由聚苯乙烯组成，尽管多种物质用于官能团，包括硫醇，三乙基铵和氨基膦等。

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