离子交换树脂的功能特性

药物分离与纯化技术课程

项目4离子交换技术

2.1离子交换过程理论基础

———离子交换树脂的功能特性离子交换树脂的功能特性

大纲

离子交换剂

离子交换树脂的分类

离子交换树脂的理化性质离子交换树脂的功能特性一、离子交换剂

离子交换剂：能够进行离子交换的物质。

离子交换树脂：是一种不溶于水及一般酸、碱和有机溶剂的有机高分子化合物，它的化学稳定性良好，并且具有离子交换能力，其活性基团一般是多元酸或多元碱。

功能：它能在液相中与带相同电荷的离子进行交换反应，此交换反应是可逆的，即可用适当的电解质冲洗，使树脂恢复原有状态，可供再次利用（再生）。离子交换树脂的功能特性离子交换树脂可以分成两部分：

（1）不能移动的高分子惰性骨架；

（2）

可移动的活性离子，它在树脂骨架中可以自由进出，从而发生离子交换现象。离子交换树脂的功能特性二.离子交换树脂的分类

离子交换树脂的分类方法主要有如下四种：（1）按树脂骨架的主要成分不同可分为：

苯乙烯型树脂；

丙烯酸型树脂；

多乙烯多胺-环氧氯丙烷型树脂；

酚-醛型树脂等。离子交换树脂的功能特性（2）按树脂骨架的物理结构不同可分为：凝胶型树脂，也称微孔树脂；大网格树脂，也称大孔树脂；均孔树脂，也称等孔树脂。离子交换树脂的功能特性（3）按活性基团的性质不同可分为：阳离子交换树脂强酸型，带强酸性活性基团，如：R-SO3-H+、

R-SO3-Na+弱酸型，带弱酸性活性基团，如：R-COOH阴离子交换树脂强碱型，带强碱性活性基团，如：R-N(CH3)3+Cl-、

R-N(CH3)3+OH-弱碱型，带弱碱性活性基团，如：R-N(CH3)2三、离子交换树脂的理化性质1.外观和粒度（1）外观不透明或透明、半透明的球状颗粒。颜色：乳白、淡黄、棕褐色等。（2）粒度大多数树脂为球形颗粒，少数呈膜状、棒状、粉末状或无定形状；球形的优点是液体流动阻力较小，耐磨性能较好，不易破裂。

树脂颗粒在溶胀状态下直径的大小即为其粒度。制药生产一般选用粒度为16～60目占90%以上的球形树脂。粒度越小，交换速度越快，但流体阻力也会增加。离子交换树脂的功能特性2.膨胀度当把干树脂浸入水、缓冲溶液或有机溶剂后，由于树脂上的极性基团强烈吸水，高分子骨架则吸附有机溶剂，使树脂的体积发生膨胀，此为树脂的膨胀性。一般情况下，凝胶树脂的膨胀度随交联度的增大而减小。在确定树脂装柱量时应考虑其膨胀性能。离子交换树脂的功能特性3.交联度离子交换树脂中交联剂的含量即为交联度，通常用质量百分比表示，如1×7树脂中交联剂（二乙烯苯）占合成树脂总原料的7%。

一般情况下，交联度愈高，树脂的结构愈紧密，溶胀性小，选择性高，大分子物质愈难被交换；

应根据被交换物质分子的大小及性质选择合适交联度的树脂。分子交联反应离子交换树脂的功能特性4.含水量每克干树脂吸收水分的质量称为含水量，一般为0.3～0.7g。树脂的交联度愈高，含水量愈低。

干燥的树脂易破碎，故商品树脂常以湿态密封包装。

干树脂初次使用前应用盐水浸润后，再用水逐步稀释以防止暴胀破碎。弱碱性环氧系阴离子树脂弱酸性酚醛系阳离子交换树脂离子交换树脂的功能特性5.真密度和视密度单位体积的干树脂（或湿树脂）的质量称为干（湿）真密度；

当树脂在柱中堆积时，单位体积的干树脂（或湿树脂）的质量称为干（湿）视密度，又称堆积密度。

树脂的密度与其结构密切相关，活性基团愈多，湿真密度愈大；交联度愈高，湿视密度愈大。

一般情况下，阳离子树脂比阴离子树脂的真密度大；凝胶树脂比相应的大孔树脂视密度大。离子交换树脂的功能特性6.交换容量单位质量干树脂所能交换离子的量，称为树脂的质量交换容量，表示为mmol/g干树脂。

交换容量是表征树脂活性基数量或交换能力的重要参数。

一般情况下，交联度愈低，活性基团数量愈多，则交换容量愈大。离子交换树脂的功能特性7.稳定性（1）化学稳定性

一般阳树脂比阴树脂的化学稳定性更好，阴树脂中弱碱性树脂最差。（2）热稳定性

干燥的树脂受热易降解破坏。强酸、强碱的盐型比游离酸（碱）型稳定，聚苯乙烯型比酚醛树脂型稳定，阳树脂比阴树脂稳定。离子交换树脂的功能特性8.机械强度机械强度是指