張玲禹

摘 要：離子交換樹(shù)脂由人工合成，具有使用較方便、離子清除徹底、反復(fù)性使用、并且使用范圍較廣泛等特征。在社會(huì)不同行業(yè)普遍使用到離子交換型樹(shù)脂。文章即將針對(duì)離子交換型樹(shù)脂相關(guān)類型及特征進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：離子交換型樹(shù)脂；類型；特征

在運(yùn)用離子交換型樹(shù)脂工作中，經(jīng)深入了解樹(shù)脂的類型及特征，結(jié)合不同性能，能實(shí)現(xiàn)濃縮功能、分離功能、提純功效、凈化功效等等，所以研究離子交換樹(shù)脂的特征，在實(shí)際應(yīng)用中起到指導(dǎo)性作用。

一、離子交換樹(shù)脂

離子交換型樹(shù)脂，全名以基礎(chǔ)名稱、分類名稱以及骨架名稱構(gòu)成。通?？紫督Y(jié)構(gòu)劃分成凝膠型與大孔型，只要含有物理孔結(jié)構(gòu)，就叫作大孔型樹(shù)脂，即是在全名前面加上“大孔”這兩字。如果分類屬酸性的話，應(yīng)在名稱前面加上“陽(yáng)”字，如果分類屬堿性的話，應(yīng)在名稱前面加上“陰”字。例如說(shuō)大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。樹(shù)脂里面的化學(xué)活性基團(tuán)類型，往往決定了樹(shù)脂重要的性質(zhì)及類別。

1.離子交換型樹(shù)脂定名形式

離子交換型產(chǎn)品存在的型號(hào)，由3位阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成，第1位數(shù)字說(shuō)明產(chǎn)品分類，第2位數(shù)字說(shuō)明骨架差異，第3位數(shù)字說(shuō)明順序號(hào)可以區(qū)分基因和交聯(lián)劑等差異。如果是大孔樹(shù)脂，應(yīng)當(dāng)在型號(hào)前面加上“D”，如果是凝膠型樹(shù)脂有交聯(lián)度數(shù)值，應(yīng)當(dāng)在型號(hào)后面加“×”號(hào)接上阿拉伯?dāng)?shù)字說(shuō)明。

二、離子交換樹(shù)脂的基本類型

（1）強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，具有豐富的強(qiáng)酸性基團(tuán)，例如磺酸基-即是SO3H，它極易在溶液里面離解出來(lái)H+，呈現(xiàn)強(qiáng)酸性。在樹(shù)脂離解完成，本體具有的負(fù)電基團(tuán)，比如說(shuō)SO3-，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的其它陽(yáng)離子。這兩大作用使樹(shù)脂里面的H+和溶液里面的陽(yáng)離子進(jìn)行互相交換。這類型交換樹(shù)脂具有較強(qiáng)的離解能力，不論在酸性或者是堿性溶液里面，都可以離解與產(chǎn)生的離子進(jìn)行交換作用。

（2）弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，具有大量的弱酸性基團(tuán)，例如羧基-即是COOH，它容易在在溶液里面離解出來(lái)H+，呈現(xiàn)弱酸性。在樹(shù)脂離解完成后，剩下的負(fù)電基團(tuán)，比如R-COO-（R稱碳?xì)浠鶊F(tuán)），可以吸附掉結(jié)合溶液里面的其它陽(yáng)離子，進(jìn)一步進(jìn)行陽(yáng)離子交換作用。這類型交換樹(shù)脂具有較弱的離解能力，若在低pH狀況下，很難離解與離子交換作用，限制在堿性溶液中、中性溶液中或者是微酸性溶液中才會(huì)起到重要的作用。通過(guò)使用酸實(shí)現(xiàn)再生（再生力強(qiáng)于強(qiáng)酸性樹(shù)脂）。

（3）強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂

強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂，具有豐富的強(qiáng)堿性基團(tuán)，例如季胺基（稱為四級(jí)胺基）-即是NR3OH（R是碳?xì)浠鶊F(tuán)），可以在溶液里面離解出來(lái)OH-，呈現(xiàn)強(qiáng)堿性。樹(shù)脂離解之后，余下的正電基團(tuán)，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的陰離子，使陰離子進(jìn)行交換作用。這種類型樹(shù)脂具有較強(qiáng)的離解能力，無(wú)論是什么pH情況，均可正常工作。通過(guò)使用強(qiáng)堿（例如NaOH）實(shí)現(xiàn)再生。

（4）弱堿性陰離子樹(shù)脂

弱堿性陰離子樹(shù)脂，具有大量的弱堿性基團(tuán)，例如伯胺基（稱為一級(jí)胺基）-即是NH2；或者仲胺基（稱為二級(jí)胺基）-即是NHR；或者叔胺基（稱為三級(jí)胺基）-即是NR2，這些都能在溶液里面離解出來(lái)OH-，呈現(xiàn)弱堿性。待樹(shù)脂離解之后，含有的正電基團(tuán)，可以吸附掉結(jié)合溶液里面的陰離子，以使得陰離子進(jìn)行交換作用。這類型樹(shù)脂在很多狀況下，吸附掉結(jié)合溶液里面的其它酸分子，并且限制在中性或者是酸性狀況下（例如pH1至9）才能起到作用，通過(guò)用Na2CO3和NH4OH實(shí)現(xiàn)再生。

（5）離子樹(shù)脂的轉(zhuǎn)型

上述都是離子交換樹(shù)脂的四大基礎(chǔ)性類型。企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用作業(yè)中，往往將以上樹(shù)脂轉(zhuǎn)化成其它離子型模式運(yùn)行，達(dá)到不同的需求。比如說(shuō)，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂可以和NaCl進(jìn)行作用，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成鈉型樹(shù)脂進(jìn)行再利用。在工作的時(shí)候，鈉型樹(shù)脂釋放出Na+和溶液里面的Ca2+、Mg2+等這些陽(yáng)離子進(jìn)行交換吸附，使得離子得到去除。在反應(yīng)的實(shí)施，不會(huì)離解出H+，預(yù)防溶液的pH值降低帶來(lái)的副作用。比如說(shuō)蔗糖轉(zhuǎn)化現(xiàn)象；離解設(shè)備發(fā)生腐蝕等等）。在離子樹(shù)脂以鈉型工作應(yīng)用后，通過(guò)使用鹽水實(shí)現(xiàn)再生（不能使用強(qiáng)酸）。

三、離子交換樹(shù)脂的特點(diǎn)

（1）交聯(lián)度

二苯乙烯稱交聯(lián)劑。通過(guò)交聯(lián)度來(lái)說(shuō)明交換樹(shù)脂里含有的交聯(lián)劑，表示二苯乙烯在總體重量中占有的比例。一般應(yīng)用在氨基酸的數(shù)值，控制交聯(lián)度在2%至10%，運(yùn)用于生物堿分離樹(shù)脂，控制交聯(lián)度在2至8%，不阻礙分離狀況下，適合選擇比較高的交聯(lián)度樹(shù)脂。若只用于吸附無(wú)機(jī)離子的樹(shù)脂，其交聯(lián)度可較高。

（2）交換容量

交換容量以毫克作為量數(shù)。如果交換的數(shù)值容量比較大，能夠用很少的樹(shù)脂進(jìn)行交換更多的化合物，如果交換容量過(guò)大，活性基團(tuán)過(guò)多，那么樹(shù)脂缺乏穩(wěn)定性。粒度作為樹(shù)脂顆粒經(jīng)過(guò)溶脹之后的大小，通常色譜50至100目，提純以20至40目樹(shù)脂為主。在實(shí)際使用過(guò)程中，離子交換樹(shù)脂的交換容量包括了吸附容量，但所占的比例因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同而不同。

（3）樹(shù)脂的預(yù)處理和再生

新采購(gòu)的樹(shù)脂具有部分小分子雜質(zhì)，例如有機(jī)物、鈣以及鐵等，并且陽(yáng)離子交換型樹(shù)脂以鈉型（-SO3Na）為主，一般陰離子交換型樹(shù)脂以氯型為主。目的是除掉雜質(zhì)，促使其轉(zhuǎn)化成容易交換氫型（即-SO3H）和羥基型（即N+（CH3）3OH-），通過(guò)酸堿預(yù)處理方能用。在樹(shù)脂使用之后，針對(duì)雜質(zhì)或者轉(zhuǎn)化為鈉型及氯型去除，方便進(jìn)行存放，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再生。

（4）粒度。粒度是指樹(shù)脂顆粒在溶脹之后的大小，一般色譜用的是50-100目，而提純則用的是20-40目樹(shù)脂。

四、結(jié)語(yǔ)

由于離子交換樹(shù)脂具有諸多的優(yōu)勢(shì)，廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)中。既使用簡(jiǎn)便、離子除掉徹底、還能反復(fù)運(yùn)用、使用范圍較廣等，所以依據(jù)樹(shù)脂不同類型及性能，必須進(jìn)行研究及有效地運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1]龔毅忠.提高離子交換裝置經(jīng)濟(jì)性的措施[J].工業(yè)水處理，1994，01：33-34.

[2]李興.離子交換樹(shù)脂在使用中存在的問(wèn)題與對(duì)策[J].天津電力技術(shù)，2005，01：16-17.

[3]黃瑞放.雙室固定床離子交換器[J].水處理技術(shù)，1991，03：71.

（作者單位：希杰（沈陽(yáng)）生物科技有限公司）