离子交换树脂研究报告

1、离子交换树脂型材料研究报告摘要随着科学的进步，技术的发展，离子交换树脂的应用越来越广泛。而近几年 来，离子交换树脂技术的革新，又使其发展前景越来越好。本文将对离子交换树 脂进行简要介绍，论述了离子交换树脂的基本信息以及在其社会某些领域屮的一 些应用。目录一、离子交换树脂的简介（一）离子交换树脂的结构（二）离子交换树脂的功能二、离子交换树脂的分类（-）根据离子交换树脂所带活性基团的性质分类（二）根据离子交换树脂的基体种类分类（三）根据离子交换树脂的孔型分类（四）根据树脂的特定使用环境和场合分类三、离子交换树脂的合成（一）常规工艺（-）新型工艺四、离子交换树脂在各领域的应用（-）药学领域（）水处理

2、领域（三）环保领域五、离子交换树脂的发展方向和前景（一）合成工艺先进化（二）性能质量规范化（三）应用技术自动化（四）离子交换树脂市场前景一、离子交换树脂的简介（一）离子交换树脂的结构离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构不溶性高分子化合物，通常是 球形颗粒物。在其分子结构屮，一部分为树脂的基体骨架，另一部分为由固定离 子和可交换离子组成的活性基团。（二）离子交换树脂的功能离子交换树脂具有交换、选择、吸收和催化等功能，在工业高纯水制备、医 药卫生、冶金行业、生物工程等领域都得到了广泛的应用。二、离子交换树脂的分类（-）根据离子交换树脂所带活性基团的性质分类离子交换树脂可区分为阳离子树脂和阴离子

3、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 离子树脂乂分为强碱性和弱碱性两类（或再分岀中强酸和中强碱性类）。（二）根据离子交换树脂的基体种类分类离子交换树脂可分为苯乙烯系树脂、丙烯酸系、树脂环氧系、酚醛系及腋醛 系等。树脂屮化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。（三）根据离子交换树脂的孔型分类可分为凝胶型和大孔型。凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没 有毛细孔。它在吸水时膨胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微 孔。这类树脂较适合用于吸附无机离子，不能吸附大分子有机物质。人孔型树脂 是聚合反应时加入制孔剂，形成

4、多孔海绵构造的股骨架，内部有大量永久性的微 孔，能够像活性炭那样吸附各种非离子性物质。两者各有优缺点，如凝胶型交换容量大，但孔径小、易污染堵塞，而大孔型 具有抗有机物污染的能力。目前我国牛产的离子交换树脂以凝胶型为主。（四）根据树脂的特定使用环境和场合分类可以将树脂分为通用型、核级、电子级、食品级、冶金专用树脂等。三、离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成分为两个过程，一是高分子聚合物骨架的制备，二是 在制成的骨架上引入活性基团。（-）常规工艺制备高分子骨架一般采用悬浮聚合、单次交联的方法。例如苯乙烯树脂的合 成就是使苯乙烯和交联剂二乙烯苯在水中悬浮状态下聚合成球状物（白球），再 通过化学反应向

5、骨架上引入活性基团。若用浓硫酸处理口球则得到磺酸型阳离子 树脂，若先用氯甲瞇进行氯甲基化处理后再用胺处理则可制得碱性强弱不同的各 种阴离子树脂。另一类比较常用的树脂一一丙烯酸系树脂的合成是由己经具备活 性基团的单体经聚合一步制得。其基体由丙烯酸甲酯和交联剂二乙烯苯共聚而成, 基体再经过特定的化学反应转变为阳离子交换树脂或阴离子交换树脂。但是，这种常规工艺存在一定的缺点。在工业悬浮聚合反应工艺中，由于 单体与水相之间存在着较大的粘度差异，且反应器中搅拌剪切力空间分布不均匀 等诸多原因，会导致产出的白球粒度不均匀且有相当一部分白球粒度不符合要求。 这样会增加生产成本、增加能耗、浪费资源，而且会造成

6、较大的环境污染。(二)新型工艺目前已经开发出的新型工艺主要有互贯聚合工艺、后交联工艺。互贯聚合就是指将己经具有一定交联度的聚合物骨架再在相同交联度的单 体中溶胀，使单体吸入聚合物中，实现两个独立网络的互相贯穿和缠绕。研究表 明，互贯型离子交换树脂的真实交联度低于相应一次珠体的真实交联度，但其表 观交联度则明显高于相应的一次珠体。互贯型离子交换树脂具有密度增大、刚性 增强、珠体合格率提高的特点，同时其工作交换容量也大大高于具有和同交联度 的常规树脂。后交联法又称附加交联法，是用聚苯乙烯溶液或溶胀态低交联聚苯乙烯与 交联剂氯甲醛等发生付氏反应。引入的氯甲基在较高温度下，可与邻近的苯环进 一步发生付

7、氏反应，从而实现两个高分子链上苯环的交联。该种树脂具有结构均 匀、转型膨胀率低、强度好、交换容量高等显著特点。此外，后交联法还可以应 用于高吸水性树脂的制备。四、离子交换树脂在各领域的应用(-)药学领域近年来多学科的交叉发展和性能更加优良的辅料问世，使作为药物传递载体 的离子交换树脂在药剂学中的应用越来越广泛。离子交换树脂可以延缓药物在体 内的吸收、增加药物的稳定性、掩盖药物的不良味道。主要应用于口服液体缓控 释给药系统、眼部给药系统、以及离子导入透皮给药系统。但是其目前也有一些 缺点如载药量不高、药物释放不完全、长时间服用会造成消化系统内环境的紊乱 等。()水处理领域水处理工艺屮，离子交换树

8、脂的用途十分广泛。在给水处理中，可用于水质 软化和脱盐，制取软化水、纯水和超纯水；在废水处理中，可除去废水中的某些 有害物质，回收有价值化学品、重金属和稀有元素。随着工业向高技术发展，对 工业用水的水质也提出了更高纯度的要求，此外，环境废水的深度处理也变得更 加必要，离子交换技术因而占有十分重要的地位。随着离子交换技术的不断发展, 树脂在水处理领域的应用不断扩大，越來越显示出它具有可深度净化、效率高及 能达到综合回收的优点。(%1) 环保领域离子交换树脂在环保领域的应用，只要体现在工业废水的处理，处理污酸, 减少酸雾，减少雾霾等。工业废水中含有大量有毒物质，直接排放会对环境产生 巨大影响。离子

9、交换树脂可以将其中的有害金属离子等进行回收，具有环保效益。 在我国，离子交换树脂在原子能、半导体、电子工业等领域也有应用。这些都大 大改善了我们现在的环境。五、离子交换树脂的发展方向和前景（）合成工艺先进化目前我国离子交换树脂的常规合成工艺水平与国外相当，但在新型合成工 艺方面与国外相比仍存在一定差距。例如，为了弥补悬浮聚合的不足，国外采用 了先进的全自动喷射法合成技术。采用这种技术的白球得率高且粒度均匀。但是 这种方法在国内还未实施，也未见有相关文献报道。我国离子交换树脂要想切实 改善产品性能提高产品质量，进一步增强国际竞争力，研究和推广先进的合成工 艺是不可或缺的前提条件。（二）性能质量规

10、范化在离子交换树脂领域，我国现有国家标准、化工标准和电力行业标准三个 层次的标准规范，其内容涉及离子交换树脂的分类、命名、各性能指标测定方法、 验收标准及报废标准等。随着新型树脂的出现及牛产实际对于离子交换树脂要求 的提高，各标准也将逐步完善，某些特殊离子交换树脂（如核级离子交换树脂、 食品级离子交换树脂等）的验收、性能测定及报废标准等有待逐一制定。总体來 说，我国离子交换树脂的生产、使用将趋于标准化，其性能、质量也将趋于规范 化。（三）应用技术自动化设备控制自动化是当今各行业的发展方向，离子交换树脂的应用也不例外。 这里的自动化包括两个方面，即树脂生产的自动化和树脂应用技术的自动化。采 用可

11、编程的控制技术，加强树脂生产应用技术与设备自动化的相互整合，提高离 子交换树脂生产应用的自动化控制程度将在很大程度上拓宽我国离子交换树脂 的应用范围，提高离子交换树脂使用的效率。（四）离子交换树脂市场前景离子交换树脂市场规模越来越大。离子交换树脂除了继续在常规应用领域 （如工业水处理、饮用水净化和食品工业等）继续发挥重耍作用外，也应向高端 科技领域渗透和发展。目前国内树脂总产能已能够满足国内市场，而在未来需要 更多的国内厂家积极开拓并占领国际市场。同时提高牛产效率和产品质量，是保 持企业新的活力和生机重要方式。参考文献:1. 郭亚丽离子交换树脂在水处理中的应用太原城市职业技术学院学报2010-06-28 期刊2. 黄艳；章志听国内离子交换树脂生产及应用现状与前景净水技术2010-10-25 期刊3. 黄艳；尚宇离子交换树脂在工业废水处理中的研究进展煤炭与化工2014