阳离子交换树脂.ppt

1、A,1,离子交换树脂,化学工程 赵天宝,A,2,聚氨酯（PU）蒙脱土（MMT）纳米复合新技术及性能研究与催化剂的制备和应用没有太大的联系，但是其中也会涉及到。 在改性蒙脱土的测量当中应用到（阳离子交换容量）CEC测定的方法，有机阳离子交换树脂是一种催化剂。,离子交换树脂 一类带有活性基团的网状结构的高分子化合物，如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂。,A,4,离子交换树脂的类型,按骨架结构不同：凝胶型(干态无孔，吸水后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、更多的孔)。 根据所带的功能基团的特性：阳离子交换树脂（带酸性功能基，能与阳离子进行交换）、阴离子交换树脂（带

2、碱性功能基，能与阴离子进行交换）和其它树脂。,A,5,阳离子交换树脂 强酸性（聚苯乙烯系）， 交换基：磺酸 SO3H 中酸性（聚苯乙烯系） 交换基：P=O(OH)2 弱酸性（甲基丙烯酸系） 交换基：羧基COOH或酚基OH,A,6,制备,在共聚物中引入不同的官能团即可制得阳离子树脂和阴离子树脂。 如使用硫酸将共聚物中的苯环磺化即可制得强酸型阳离子树脂， 而引入羧基则制得弱酸性阳离子树脂。对于强碱性离子树脂则可通过在共聚物中引入季铵基而制得,A,7,化学性能,离子交换树脂是一种不溶性的高分子电解质，在水溶液中能发生电离，电离反应分别为：,该电离过程使水溶液呈酸性或碱性，且溶液的pH值也影响树脂离子

3、交换能力，因此在实际操作时，检测pH值很重要。 各类树脂有效pH值范围,A,8,催化作用与性能,离子交换树脂催化剂作为固体酸、碱催化剂与均相溶液中的硫酸、盐酸、氢氧化钠（钾）这些常规的酸、碱催化剂的作用是一样的。 离子交换树脂的催化性能介于低分子量的酸、碱均相体系和无机固体酸、碱催化体系之间。,A,9,选择性,离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是不相同的，例如在常温、低浓度水溶液中，树脂对一些常见离子的选择性为： 强酸性阳离子交换树脂：Fe 3+Al 3+ Ca 2+ Mg 2+ K + Na + H + 弱酸性阳离子交换树脂：H + Fe 3+ Al 3+ Ca 2+ Mg 2+ K +

4、Na + 化合价越大的离子被交换（吸附）的能力越强；在同价离子中则优先交换原子序数大的离子,A,10,作为催化剂的优点,（1）催化活性可调 离子交换树脂能根据不同的应用场合制成不同形状、结构和负载容量的树脂催化剂。大孔树脂的活性基团一般处于大孔的表面上，容易为反应物所接触。,A,11,（2）适用于气液相反应，也可用于非水体系 离子交换树脂的颗粒状和多孔结构使其适用于气相和液相反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用后需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，同时避免了废酸、碱液体对环

5、境的污染。此外，也避免了使用硫酸时，由于其强的氧化性，脱水性和磺化性引起的不必要的副反应。,A,12,（3）可实现生产连续化 大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构，其体积受溶剂作用的影响很小。因此，适用于填充柱操作，实现生产连续化。在较低的压力下可以达到较高的流速，并可使用极性差别很大的反应溶剂。,A,13,（4）节省建设投资 酸性树脂催化剂与低分子酸催化剂相比，酸部位处于树脂的内部，消除了酸与反应器壁的接触，避免了酸对反应器壁腐蚀的麻烦。因此，所用的设备和装置不必选用高度防腐的昂贵材料，从而可以节省建设投资,A,14,a:反应条件温和； b:催化剂的孔结构易合成控制，反应界面大。 缺点是：

6、a:耐热性（限120以下使用）比无机催化剂低许多， b:酸碱强度比一般的液体强酸、碱要小，所以反应的活性要低于后者。,和一般固体酸、固体碱催化剂相比 优点是：,A,15,合成化学和石油化学工业 在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。 甲基叔丁基醚(MTBE)的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。,A,16,结论 1.采用强酸性阳离子交换树脂催化剂合成乙酸己酯，催化活性高，反应时间短，反应条件温和。 2.强酸性阳离子交换树脂性质稳定，价廉易得，易于保存，使用方