離子交換樹(shù)脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網(wǎng)狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。
離子交換樹(shù)脂的全名稱(chēng)由分類(lèi)名稱(chēng)、骨架(或基因)名稱(chēng)、基本名稱(chēng)組成??紫督Y構分凝膠型和大孔型兩種,凡具有物理孔結構的稱(chēng)大孔型樹(shù)脂,在全名稱(chēng)前加"大孔"。分類(lèi)屬酸性的應在名稱(chēng)前加"陽(yáng)",分類(lèi)屬堿性的,在名稱(chēng)前加"陰"。如:大孔強酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。
分類(lèi)
離子交換樹(shù)脂還可以根據其基體的種類(lèi)分為苯乙烯系樹(shù)脂和丙烯酸系樹(shù)脂。樹(shù)脂中化學(xué)活性基團的種類(lèi)決定了樹(shù)脂的主要性質(zhì)和類(lèi)別。首先區分為陽(yáng)離子樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂兩大類(lèi),它們可分別與溶液中的陽(yáng)離子和陰離子進(jìn)行離子交換。陽(yáng)離子樹(shù)脂又分為強酸性和弱酸性?xún)深?lèi),陰離子樹(shù)脂又分為強堿性和弱堿性?xún)深?lèi) (或再分出中強酸和中強堿性類(lèi))。
強酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
這類(lèi)樹(shù)脂含有大量的強酸性基團,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強酸性。樹(shù)脂離解后,本體所含的負電基團,如SO3-,能吸附結合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強酸性樹(shù)脂的離解能力很強,在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。
樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后,要進(jìn)行再生處理,即用化學(xué)藥品使離子交換反應以相反方向進(jìn)行,使樹(shù)脂的官能基團回復原來(lái)狀態(tài),以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強酸進(jìn)行再生處理,此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子,再與H+結合而恢復原來(lái)的組成。
弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂
這類(lèi)樹(shù)脂含弱酸性基團,如羧基-COOH,能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負電基團,如R-COO-(R為碳氫基團),能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結合,從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱,在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換,只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。這類(lèi)樹(shù)脂亦是用酸進(jìn)行再生(比強酸性樹(shù)脂較易再生)。
強堿性陰離子樹(shù)脂
這類(lèi)樹(shù)脂含有強堿性基團,如季胺基(亦稱(chēng)四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團),能在水中離解出OH-而呈強堿性。這種樹(shù)脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產(chǎn)生陰離子交換作用。
這種樹(shù)脂的離解性很強,在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進(jìn)行再生。
弱堿性陰離子樹(shù)脂
這類(lèi)樹(shù)脂含有弱堿性基團,如伯胺基(亦稱(chēng)一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,它們在水中能離解出OH-而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合,從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹(shù)脂在多數情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。