離子交換樹脂母體

1. 離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂是由空間網狀結構骨架（即母體）與附屬在骨架上的許多活性內基團所構成的容不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成二部分：（1）固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成固定離子；（2）活動部分，能在一定空間內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子或反離子。以強酸性陽離子交換樹脂為例，可寫成R-SO3-H+，其中R代表樹脂母體即網狀結構部分，-SO3- 代表活性基團的固定離子，H+為活性基團的可交換離子。有時更簡單地寫成R-H+。離子交換通過不溶性的電解質（樹脂）與溶液中的另一種電解質進行化學反應。這一反應可以是中和反應、中性鹽分解或復分解反應。譬如中和反應：
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用這個反應可以去除水的鹼度。

2. 請給我介紹一下離子交換樹脂

知識：離子交換樹脂
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為
2R—SO3H＋Ca2＋ （R—SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理。

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3）3OH＋Cl- R—N（CH3）3Cl＋OH-

由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

3. 強酸性陽離子交換樹脂的氫型與鈉型有什麼區別么

一、氫型陽離子交換樹脂是什麼?氫型陽離子交換樹脂（有時簡稱「氫型樹脂」）是一種人造有機聚合物產品。最常用的原料是：苯乙烯或丙烯酸（酯），先經過聚合反應生成具有三度空間立體網狀結構的聚合物骨架（樹脂母體），再於骨架上導入不同的「化學活性基」而成。由於它的活性基，如磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等，都含有活性氫離子，可在水中解離出來，用於與其它陽離子進行交換，所以特別在陽離子樹脂名稱之前再冠上「氫型」兩字，以與同一系統的「鈉型」種類有所區別。不過「鈉型」可以利用強酸處理成為「氫型」，「氫型」也可以用「氫氧化鈉」溶液處理成為「鈉型」，即兩型樹脂實際上可以互相轉換。氫型陽離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。和其它離子交換樹脂一般，常被製成顆粒狀，外觀看起來有些像魚卵，粒徑大約在0.3
~
1.2
mm之間，但大部分在0.4
~
0.6
mm范圍內。化學性質相當安定，摸起來硬而有彈性，機械強度也足夠承受相當壓力，顏色由白色至近乎黑色都有，顏色淺時呈透明狀，深時呈半透明狀，都有光鮮亮麗的樹脂光澤。氫型陽離子交換樹脂最常應用的地方，就是硬水的軟化，即讓硬水流過樹脂層，把硬水中的「硬度離子」，如鈣、鎂等離子吸收在樹脂中，就變成不帶硬度離子的軟水了，這也是陽離子交換樹脂最初被製造的主要目的，但它在工業上應用沒有「鈉型」來的多，因為在軟化過程中，它會直接釋出氫離子，使水質呈酸性，可能會因此腐蝕相關金屬設備。依需要的不同，它也可以應用到水質預處理工藝中，用作軟化水質及降低pH值之用。
二、種類
樹脂主要性質和類別之差異，在於它們的化學活性基種類之不同，因此氫型陽離子交換樹脂可依活性基（一種官能基）種類不同，分成兩種：強酸性陽離子交換樹脂（strong-
acid
anion
exchange
resin）和弱酸性陽離子交換樹脂（weak
-
acid
anion
exchange
resin）。強酸性陽離子交換樹脂系因它的活性氫離子在水中很容易解離而得名，其骨架均為聚苯乙烯系統，主要產品是「磺酸型」強酸性陽離易解離而得名，骨架均為聚丙烯酸系統，主要產品是「羧酸型」弱酸性陽離子交換樹脂，通常顏色較?白色或淡黃色球狀子交換樹脂，通常顏色較深，棕黃色至綜色球狀顆粒，以綜色最常見；反之，弱酸性陽離子交換樹脂則是因它的活性氫離子在水中比較不容顆粒，以淡黃色最常見。如果用化學反應來表示這兩種樹脂的差異性，我們可以描述如下(R代表樹脂母體)：
強酸性：
R-SO3H
→
R-SO3-
＋
H+
（H+容易解離，在水中呈強酸性）弱酸性：
R-COOH
→
R-COO-
＋
H+
（H+不易解離，在水中呈弱酸性）
由於強酸性陽離子交換樹脂的解離能力很強，所以在任何酸性或鹼性溶液中均能解離和產生離子交換作用，其作用pH范圍介於1~14。反之，弱酸性陽離子交換樹脂的解離能力很弱，只能在弱酸性至鹼性溶液中解離和產生離子交換作用，其作用pH范圍僅介於5~14。

4. 分析制備聚苯乙烯型陰,陽離子交換樹脂母體的合成反應原理

陰陽離子不過是在苯乙烯的苯環上接上不同的官能團而已。

5. 陰陽離子樹脂有哪些參數對離子交換影響比較大如何測量

1.
懸浮物
和油脂
水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙，油脂會包住樹脂顆粒，它們都會使交換能力下降。
2.有機物
廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強，一旦結合就很難再生，結果降低樹脂的再生率和交換能力，例如高分子有機酸與強鹼性
季胺
基團的結合力就很大，難於洗脫。
3.高價
金屬離子
廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒。當樹脂受
鐵離子
中毒時，會使樹脂的顏色變深。高價金屬離子易為樹脂吸附，再生時難於把它洗脫下來，結果會降低樹脂的交換能力。為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡。
4.pH值
離子交換樹脂
是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性
高分子電解質
。強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強，交換能力基本上與pH值無關，但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離，因此在鹼性條件下，才能得到較大地交換能力。
弱鹼性
樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力。
5.水溫
水溫高雖可加速離子地交換擴散，但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍。水溫超過允許溫度時，合使樹脂交換基團被分解破壞，從而降低樹脂的交換能力，所以溫度太高時，應進行降溫處理。
6.氧化劑
廢水中如果含有氧化劑(如
Cl2
,O2,
H2Cr2O7
)時，會使樹脂
氧化分解
。強鹼
陰樹脂
容易被氧化劑氧化，使交換基團變成非
鹼性物質
，可能完全喪失交換能力。氧化作用也會影響交換樹脂的母體，使樹脂加速老化，結果使交換能力下降。為了減輕氧化劑對樹脂的影響，可選用
交聯度
大的樹脂或加入適當的
還原劑
。

6. 離子交換樹脂吸附的原理

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。
陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為 2R—SO3H＋Ca2+——（R—SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理。
陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為
R—N（CH3）3OH＋Cl- ——R—N（CH3）3Cl＋OH-
由於離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。
離子交換樹脂的用途很廣，主要用於分離和提純。例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

7. 影響離子交換樹脂的因素

1.懸浮物和油脂 水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙，油脂會包住樹脂顆粒，它們都會使交換能力下降。
2.有機物 廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強，一旦結合就很難再生，結果降低樹脂的再生率和交換能力，例如高分子有機酸與強鹼性季胺基團的結合力就很大，難於洗脫。
3.高價金屬離子 廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒。當樹脂受鐵離子中毒時，會使樹脂的顏色變深。高價金屬離子易為樹脂吸附，再生時難於把它洗脫下來，結果會降低樹脂的交換能力。為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡。
4.pH值 離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性高分子電解質。強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強，交換能力基本上與pH值無關，但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離，因此在鹼性條件下，才能得到較大地交換能力。弱鹼性樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力。
5.水溫 水溫高雖可加速離子地交換擴散，但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍。水溫超過允許溫度時，合使樹脂交換基團被分解破壞，從而降低樹脂的交換能力，所以溫度太高時，應進行降溫處理。
6.氧化劑 廢水中如果含有氧化劑(如Cl2,O2,H2Cr2O7)時，會使樹脂氧化分解。強鹼陰樹脂容易被氧化劑氧化，使交換基團變成非鹼性物質，可能完全喪失交換能力。氧化作用也會影響交換樹脂的母體，使樹脂加速老化，結果使交換能力下降。為了減輕氧化劑對樹脂的影響，可選用交聯度大的樹脂或加入適當的還原劑。

8. 離子交換樹脂是如何進行分類的

離子交換劑是指具抄有離子交換能力的固體物質，依其可交換離子的種類，可分為陽離子劑和陰離子劑兩大類。最主要的當屬合成樹脂。離子交換樹脂可分別按照功能、內部結構、聚合物單體種類和用途分類。

離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，其中，陽離子交換樹脂分為強酸性陽離子交換樹脂和弱酸性陽離子交換樹脂，陰離子交換樹脂分為強鹼性陰離子交換樹脂和弱鹼性陰離子交換樹脂。

其有效官能團為顯示酸鹼性的官能團，顯強酸性的如磺酸基，弱酸性的有羧基、酚羥基、磷酸基團等，強鹼性的有胍基、脒基、γ-吡喃酮基等，弱鹼性的有氨基，亞胺基、吡啶基等。

9. 離子交換樹脂如何概述

離子交換樹脂的結構是怎樣的?

離子交換樹脂主要由高分子骨架和活性基團兩部分組成。

(1)高分子骨架 高分子骨架也稱母體結構。它是具有網狀結構，不溶於酸或鹼的高分子化合物。高分子骨架按其聚合單體，可以分為苯乙烯型和丙烯酸型等。

(2)活性基團 活性基團是由牢固地結合在高分子骨架上不能自由移動的官能團離子和可以自由移動的可交換離子兩部分組成的：

1. 官能團離子。官能團離子決定著離子交換樹脂的「酸性」或「鹼性」和交換能力的強弱。

2. 官能團是強酸性的，就叫強酸性離子交換樹脂。官能團離子是強酸性的，就叫強鹼性離子交換樹脂。
   

3. 同樣，按官能團離子的性質，還有弱酸的、弱鹼和其他類型的離子交換樹脂
   

4. 可交換離子現代交換理論，把離子交換樹脂看作是一種膠體型物質，高分子骨架是「膠核」，活性基團則作為高分子骨架的「雙電層」。其中官能團和部分交換離子組成「吸附層」，另一部分可交換離子組成「擴散層」。由於可交換離子是可以自由移動的，因而可以與水中同符號的離子發生交換反應。

如果離子交換樹脂上的可交換離子為陽離子，就叫H型陽離子交換樹脂。同樣，如果可交換離子為陰離子，就叫OH型陰離子交換樹脂。其餘可依此類推

10. 離子交換樹脂的性質是什麼

樓主，您好。 1）多孔性 樹脂為疏鬆的，多孔的網路物質，而活性基團一般回都處以樹脂網答孔內，外來離子必須進入網孔內才能進行離子交換。2）不溶性 樹脂在水中及稀酸、稀鹼和一般有機溶劑中都不溶解，以維持其立體網狀結構。3）穩定性 離子交換樹脂具有強穩定的化學性質，母體本身不與酸、鹼起作用。例如強酸型陽離子交換樹脂（國產732樹脂）很穩定，可使用幾百次，其交換能量改變不大，又可長時間浸泡於5%氫氧化鈉中，1%高錳酸鉀中，雙氧水，0.1N硝酸，耐熱性較好,可在100℃左右處理。4）離子交換性 離子交換樹脂必須具備相當數量的可交換離子或帶電基團，這些離子和基團的類型決定了離子交換劑的類型，而基團的總數和他們的親和性決定樹脂的交換總量。