其它类型
两性
弱碱-弱碱 强碱-弱酸
氧化还原树脂（能进行氧化还原反应）
螯合树脂（含有螯合基团，去除金属离子）
蛇笼树脂
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（1）按树脂的孔结构分类
离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。
不同孔结构离子交换树脂的模型 13
（一）凝胶型离子交换树脂
外观透明、均相、树脂表面光滑，球粒内部没有大 的毛细孔。 在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔， 无机小分子可自由通过；在无水状态下，凝胶型离子交 换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过。 所以，这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中将丧失 离子交换功能。
钠乙醇溶液中，加热回流约10 h，然后冷却过滤，用 水和稀盐酸洗涤，再用水洗涤数次，最后在100℃下 干燥，即得成品。
31
CH3
CH2 C
+
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
COOCH3
CH CH2 CH CH2
NaOH H2O
CH3 CH2 C CH2 CH
COOH
CH2 CH
可离子交换 功能基团
CH2
CH3 C CH2 CH COOCH3
优 点：耐渗透强度高、抗有机污染性好，可交换分子
量大的离子
缺 点：体积交换容量小、生成工艺复杂、再生费用高 15
（三）载体型离子交换树脂
特殊用途树脂，主要用作液相色谱的固定相 一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面上 制成。它可经受液相色谱中流动介质的高压，又具有 离子交换功能。
16
能解离出阳离子、并能
19
（二）阴离子交换树脂
〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系）
交换基： 季胺 N+X 季磷 P+X
〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系）
交换基：伯胺-NH2、仲胺-NHR、
叔胺
R N
R
20
.主要性能指标：
D201大孔强碱性阴离子
出厂形式：氯型
指标名称 含水量% 全交换容量 (mmol/g干) 湿视密度 (g/ml)
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
指标 45-53 ≥4.5 0.77-0.87 1.25-1.29 ≥95
001×7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂
用于：硬水软化、脱盐水、纯 水制备、稀有元素分离、分离 和提取氨基酸制糖、制药可作 为催化剂和脱水剂
（2）按可交换离子与的外种来类阳离子进行交换
的树脂称作阳离子交换
离子交换树脂分为树阳脂离子型和阴离子型。
（一）阳离子交换树脂
〈1〉强酸性（聚苯乙烯系） 交换基：磺酸 -SO3H
〈2〉中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：-P=O(OH)2
〈3〉弱酸性（甲基丙烯酸系） 交换基：羧基-COOH或酚基-OH
17
出厂形式：钠型
2
离子交换树脂
一、定义和分类 二、离子交换作用 三、合成方法 四、应用
3
定义和分类
离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三 维网状交联聚合物
交联结构的高分子骨架（不溶不熔） 可离子化功能基团
特 点： 高机械强度、高交换容量、足够亲水性、足
够大的孔径、高的热稳定性、化学稳定性和渗 透稳定性、合适的粒度分布
27
将100 g干燥球状共聚物置于二氯乙烷中溶胀。加
入500 g浓硫酸（98％），于95～100℃下加热磺化5～
10 h。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢
洗去。然后用氢氧化钠处理，使之转换成Na型树脂，
即得成品。 这种树脂的交换容量约于为它5们H+m的为m贮可o存自l/g稳由。定活性动不的好离，子且。有由
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4NH)nH
CH2 CH
CH2O
CH2 CH CH2 CH CONH(C2H4N)n CH3
CH2 CH
CH3
例如：将交联的聚丙烯酸甲酯在二乙烯基苯或苯乙
酮中溶胀，然后在130～150℃下与多乙烯多胺反应，形 成多胺树脂。再用甲醛或甲酸进行甲基化反应，可获得 性能良好的叔胺树脂。
固定离子可交换离子 工作
SO3H + NaCl 再 生
SO3Na + HCl
网络骨架 功能基团
强酸型阳离子交换树脂
功能基团是—SO3-H+，它可解离出H+，而H+可与周围的外来 离子互相交换。功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移 动。由它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子互
相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。
用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化 反应，可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过 程的毒性较大，现在生产中已较少采用这种方法。
利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应， 可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。
37
CH2 CH CH2 CH COOCH3
CH2 CH
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
弱碱性环氧系阴离子树脂
湿真密度 (g/ml)
粒度(0.3151.25mm)
1.03-1.12 ≥95
主要用于水处理中除去Cl-、SO4-等离子，柠檬酸、链霉素、苹果 酸、氨基酸等精制中除去无机酸，提取有机酸和脱色，并可回收铜、 银离子。
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特殊的离子交换树脂
1、螯合树脂 2、两性离子交换树脂 3、耐热性离子交换树脂 4、氧化还原树脂
湿真密度 (g/ml) 粒度(0.3151.25mm)
指标 54-62 ≥4.0 0.66-0.73 1.04-1.08 ≥95
主要用于纯水及高纯
水制备、糖液脱色、生
化制品，放射性元素的
提炼。
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大孔弱碱性丙烯酸系阴离子
出厂形式：钠型
指标名称
指标
含水量%
全交换容量 (mmol/g干)
60-65 ≥7.0
湿视密度 (g/ml) 0.65-0.75
湿真密度 (g/ml) 1.06-1.10
粒度(0.3151.25mm)
≥95
主要用于药物提取， 苦咸水净化处理，糖液 除酸脱色，金属提取等。
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出厂形式：游离胺型
指标名称
含水量% 全交换容量 (mmol/g干)
湿视密度 (g/ml)
指标 60-70 ≥9.0 0.65-0.80
强碱型阴离子交换树脂制备实例：
将1 g BPO 溶于85 g 苯乙烯与15 g 二乙烯基苯的混 合单体中，在搅拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇 的500 mL去离子水中，分散成所需的粒度。在80℃ 下搅拌反应5～10 h，得球粒聚合物。过滤洗涤后， 于100～125℃下干燥。
将所得聚合物在100 g二氯乙烷中加热溶胀，冷却 后加入200 g 氯甲醚，50 g 无水ZnCl2，50～55 ℃下 加热5 h。冷却后投入水中，分解过剩的氯甲醚，然 后过滤、水洗，并于100℃下干燥。
R N R+OH
R
+ NaCl
R N R+Cl
R
+ NaOH
11
离子交换树脂的分类
低交联度
凝胶型树脂 标准交联度
高分子骨架 大孔型树脂 高交联度
（按其物理结构
载体型树脂
的不同）
阳离子
强酸性： R—SO3H 中强酸性:R—PO(OH)2 弱碱性： R—COOH
可交换离子
阴离子
弱碱： R—NH2 强碱：强碱Ⅰ、Ⅱ型
CH3OCH2Cl ZnCl2
CH2 CH CH2 CH
+ CH3OH
CH2 CH
CH2Cl
第二步：胺基化
CH2Cl
N(CH3) N(CH3)C2H4OH
Ⅰ型强碱型阴离子交换树脂
CH2N+(CH3)3Cl-
可离子交换 功能基团
Ⅱ型强碱型阴离子交换树脂
34 CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl-
24
离子交换树脂的合成
（1）强酸型阳离子交换树脂的制备
强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系 骨架。
悬浮聚合法合成球状共聚物 有机溶剂 磺化 离子交换树脂
“白球”
溶胀
“黄球”
二氯乙烷 浓硫酸
四氯乙烷 氯磺酸
甲苯
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磺化过程
H2SO4, C2H4Cl2 HSO3Cl, C2H4Cl2
可离子交换 功能基团
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离子交换作用
❖ 1. 离子交换的机理
R SO3-H+ + Na+Cl-
机理：化学吸附
R SO3-Na+ + H+Cl-
历程： 与液固相反应的历程类似，
①溶液内离子扩散至树脂表面，
②由表面扩散到树脂内部，
③离子交换，
④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，
⑤被交换的离子再扩散至溶液中，
控制步骤为内扩散。
较强的腐蚀性，因此常将它们与
NaOH反应而转化为Na型离子交换
树脂。Na型树脂有较好的贮存稳
定性。
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CH2 CH + CH2 CH
CH2 CH DVB
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
H 2 SO4 HSO3 Cl
SO3
CH2 CH CH2 CH
NaOH
SO3H CH2 CH
SO3H
CH2 CH CH2 CH
4
离子交换树脂的基本性能
1． 外观
粒径0.3～1.2mm 乳白、淡黄、棕褐 色等不透明或半透明球状颗粒
2．交联度：以7~10%为宜
3．含水率
树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分 的百分比