强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂

A. 强酸性阳离子交换树脂的氢型与钠型有什么区别么

一、氢型阳离子交换树脂是什么?氢型阳离子交换树脂（有时简称「氢型树脂」）是一种人造有机聚合物产品。最常用的原料是：苯乙烯或丙烯酸（酯），先经过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，都含有活性氢离子，可在水中解离出来，用于与其它阳离子进行交换，所以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。和其它离子交换树脂一般，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，这也是阳离子交换树脂最初被制造的主要目的，但它在工业上应用没有「钠型」来的多，因为在软化过程中，它会直接释出氢离子，使水质呈酸性，可能会因此腐蚀相关金属设备。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。
二、种类
树脂主要性质和类别之差异，在于它们的化学活性基种类之不同，因此氢型阳离子交换树脂可依活性基（一种官能基）种类不同，分成两种：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系因它的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」强酸性阳离易解离而得名，骨架均为聚丙烯酸系统，主要产品是「羧酸型」弱酸性阳离子交换树脂，通常颜色较?白色或淡黄色球状子交换树脂，通常颜色较深，棕黄色至综色球状颗粒，以综色最常见；反之，弱酸性阳离子交换树脂则是因它的活性氢离子在水中比较不容颗粒，以淡黄色最常见。如果用化学反应来表示这两种树脂的差异性，我们可以描述如下(R代表树脂母体)：
强酸性：
R-SO3H
→
R-SO3-
＋
H+
（H+容易解离，在水中呈强酸性）弱酸性：
R-COOH
→
R-COO-
＋
H+
（H+不易解离，在水中呈弱酸性）
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。

B. 阳离子交换树脂的物理性质

1、离子交换树脂颗粒尺寸：

离子交换树脂一般呈颗粒状，树脂颗粒的尺寸是非常重要的，如果树脂颗粒尺寸大的话，反应速度就比较慢一些，而树脂颗粒尺寸小，反应速度较快，但是液体通过的阻力也比较大，需要较高的工作压力，所以树脂颗粒的大小一般是经过严格筛选才能够确定，大多数的树脂的尺寸的有效粒径在0.4～0.6mm左右。

2、离子交换树脂的密度：

离子交换树脂的密度有两种，一种是树脂干燥时的密度，被称为真密度，另外一种是树脂湿润时的密度，被称为视密度。树脂的密度和树脂的交联度是息息相关的，交联度高的树脂密度一般也较高，而强酸性或强碱性的树脂要比弱酸性或弱碱性树脂的密度高一些。

3、离子交换树脂的溶解性：

离子交换树脂一般情况下是不溶性物质，不过树脂在合成的过程中，可能会加入一些聚合度较低的物质，就会导致树脂在工作时将这些物质溶解出来，根据统计交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大，我们在选择树脂时也要考虑到树脂溶解性能不能符合自己的要求。

4、离子交换树脂的耐用性：

离子交换树脂在运输、储存、使用时，树脂可能会发生摩擦、膨胀或者收缩等变化，长期使用后，还可以会发生树脂破损等现象，所以在选择树脂时，树脂的机械强度和耐磨性也是非常重要的一点，一般交联度低的树脂，耐磨性也较低。

5、离子交换树脂的膨胀度：

离子交换树脂体内本身就含有一定的水分，还有其他的亲水基团，使用树脂在与水接触时，就会发生树脂膨胀的现象，树脂在转型时，也会发生膨胀，比如树脂由氢型转为钠型时，树脂就会发生膨胀，一般情况下，树脂的交联度越低，膨胀度就越大，所以在树脂在装填时需要根据树脂膨胀的大小，确认树脂装填的高度。

6、离子交换树脂的水分：

一定离子型态的树脂其颗粒内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。同种树脂，不同的离子型态，其含水量也是不同的。为此，国家标准也规定了各种树脂在特定的离子型态下的含水量。树脂在使用的过程中，随着各种因素对树脂的损害，其含水量也会发生变化。因此，树脂含水量的变化大小，也是判断树脂受损性程度的依据之一。

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C. 简述离子交换树脂的结构组成按活性基团不同可分为哪几大类

离子交换树脂的分类
（1）按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同，离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
（2）按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同，离子交换树脂可分为两大类：凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂，称为阳离子交换树脂，阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子；凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂，称为阴离子交换树脂，阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样，根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂；可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。

D. 强酸性阳离子交换树脂是危废吗

强酸性阳离子交换树脂是危废吗
阴阳离子交换树脂是危险废物。根据危废名录和危版险废物鉴定标准：权离子交换树脂饱和后一般用酸、碱反洗，反洗废水含重金属、酸碱，属危险废物。

离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。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。

E. 各种型号离子交换树脂

离子交换树脂有很多不同的型号，各种可以归类为不同的系列。

◇食品级树脂系列

1、C100EFG用于软化水，脱盐水，纯水和高纯水制备，污水处理，味精制造，医药提纯，化工催化，稀有金属分离等方面也有应用。

2、C104Plus还可用于从水溶液中选择性地回收过渡金属。弱酸性阳树脂被越来越多地应用于废水处理、降低环境污染等一些特殊应用领域。

3、C-107E软化水树脂应用于水处理中去除碳酸盐类，在较短的接触时间里对碱土金属具有很强的摄取能力。树脂主要应用于水的软化和脱盐。C-107E软化水树脂也可以用于选择性地回收水溶液中的过渡金属。

4、SR1LNa食品级树脂是一种颗粒均匀，凝胶型强酸性阳离子交换树脂。它具有极佳的物理、化学及热稳定性。SR1LNa 系根据离子交换树脂在生产过程中不得使用含氯溶剂的特殊规范下所开发出来的，因此适合使用于饮用水软化及相关食品加工(如蔗汁除钙处理等)的应用上。SR1LNa食品级树脂具有最佳物性和化学特质,符合饮用水业界的最严谨要求。非常适用于居家、政府、食品饮料行业水处理软化。

5、HCR-S/S 是通过食品级软化树脂，主要应用于饮用水以及食品行业的水质软化树脂。其生产过程中使用特殊的欧洲工艺，没有使用对人体有害的溶剂。

HCR-S/S卫生级软化树脂可以用于卫生要求比较高的食品、饮料、医药等行业的水质软化等。

◇强酸性阳离子交换树脂系列

1、C100, 强酸苯乙烯系树脂, 高交换容量，软化除盐树脂。

2、C100E, 强酸苯乙烯系树脂, 特别适用于家用或工业软化水的制备。

3、C120E, 强酸苯乙烯系树脂, 专为硬水软化设计，特别适用于小型家用。

4、C100×10, 强酸苯乙烯系树脂, 抗氧化性能优越，在混床中和阴离子有良好分离性能。

5、C150, 大孔强酸苯乙烯系树脂, 优良的耐磨和抗渗透冲击性能，适用于凝结水处理，连续交换及特殊应用。

6、C160, 大孔强酸苯乙烯系树脂, 极高的交联度，高交换容量，专为Quentin工序提供，用于处理工业废水，具有极好的抗氧化性能。

◇弱酸性阳离子交换树脂系列

1、C104E, 大孔弱酸丙烯酸系树脂，高交换容量，良好的动力学特性。

2、C105, 弱酸丙烯酸系树脂, 高交换容量，能除去暂时的硬度和碱度，并提供E极产品。

3、C106, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 极好的抗渗透冲击性能，供特殊用途，用于氨化凝结水和抗生素固定。

4、C107E, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 专为家用小型筒型交换器设计。

5、C115E, 弱酸甲基丙烯酸系树脂, 适用于特殊应用（制药，抗生素的固定）和Carix工序。

◇强碱性阴离子交换树脂系列

1、A400, 强碱苯乙烯系树脂, 高效除盐时有良好的动力学特性。

2、A600, 强碱苯乙烯系树脂, 用于制备高纯水，有良好的除硅能力。

4、A200, 强碱苯乙烯系树脂, 高机械强度，适用于在逆流再生中除硅和盐。

5、A500, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 高交工作换容量，极高的机械强度和抗渗透性能,适用于凝结水处理和连续的交换系统，良好的除硅能力。

6、A500P, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 用于处去有机杂质和糖汁脱色。

7、A510, 大孔强碱苯乙烯系树脂, 高交工作换容量，极高的机械强度和耐渗透性能,适用于除盐，流化床和连续的交换系统。

8、A850, 强碱丙烯酸系树脂, 高机械强度，易除去有机物，能反复使用，耐有机物污染，适用于除去水中的盐和糖汁脱色。

9、A870, 强碱丙烯酸系树脂, 高交换容量，易除去有机物，能反复使用，耐有机物污染，适用于水脱盐。

◇弱碱性阴离子交换树脂系列

1、A100, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 抗有机物污染，良好的耐渗透性能，选择性去除水和蔗糖中的盐。

2、A103S, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 葡萄糖和其它有机溶液除盐，脱色时有较高的交换容量，同样适用于乳清去除灰分。

3、A105, 大孔弱碱苯乙烯系树脂, 具有杰出的抗渗透冲击和有机物污染性能。特别适合于连续交换系统。

4、A830, 大孔弱酸丙烯酸系树脂, 高交换容量，适用于海水中除去硫酸盐，废水中和。

5、A845, 弱酸丙烯酸系树脂, 高交工作换容量，去除有机物或有机溶液（糖汁，凝胶）中的盐。

◇漂莱特混床树脂系列

1、MB400，混床抛光树脂, 生产高纯无硅脱盐水，电导率可达小于0.1uS/cm。

2、MB400QR，混床树脂,生产高纯无硅脱盐水，电导率可达小于0.1uS/cm。

3、MB35，混床树脂，生产高纯无硅脱盐水，电导率可达小于0.1uS/cm。

4、MB37，混床树脂, 不可再生的圆筒装置，可提供＜0.1uS/cm的纯水。

F. 离子交换树脂的命名方式

离子交换抄树脂的命袭名方式：
离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。第一、第二位数字的意义，见表8-1。
表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义
代号 0 1 2 3 4 5 6
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螫合性 两性 氧化还原性
骨架名称 苯乙烯系丙烯酸系 醋酸系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。如D011×7，表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，其交联度为7。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂（C为cation的第一个字母），A代表阴离子树脂（A为Anion的第一个字母），如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。

G. 阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的区别

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)。
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下： (1) 对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+ (2) 对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为： SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－ 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下： OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－ (3) 对有色物的吸附 糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。 通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。

H. 阳离子交换树脂的种类性能

离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。
离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。
在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。
离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。
离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。
离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。
离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如h 或na )或阴离子(如oh－或cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。
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)。
离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，及根据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。
离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性，适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。