離子交換樹脂研究報告

1、離子交換樹脂型材料研究報告摘要隨著科學(xué)的進步，技術(shù)的發(fā)展，離子交換樹脂的應(yīng)用越來越廣泛。而近幾年 來，離子交換樹脂技術(shù)的革新，又使其發(fā)展前景越來越好。本文將對離子交換樹 脂進行簡要介紹，論述了離子交換樹脂的基本信息以及在其社會某些領(lǐng)域屮的一 些應(yīng)用。目錄一、離子交換樹脂的簡介（一）離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)（二）離子交換樹脂的功能二、離子交換樹脂的分類（-）根據(jù)離子交換樹脂所帶活性基團的性質(zhì)分類（二）根據(jù)離子交換樹脂的基體種類分類（三）根據(jù)離子交換樹脂的孔型分類（四）根據(jù)樹脂的特定使用環(huán)境和場合分類三、離子交換樹脂的合成（一）常規(guī)工藝（-）新型工藝四、離子交換樹脂在各領(lǐng)域的應(yīng)用（-）藥學(xué)領(lǐng)域（）水處理

2、領(lǐng)域（三）環(huán)保領(lǐng)域五、離子交換樹脂的發(fā)展方向和前景（一）合成工藝先進化（二）性能質(zhì)量規(guī)范化（三）應(yīng)用技術(shù)自動化（四）離子交換樹脂市場前景一、離子交換樹脂的簡介（一）離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹脂是一類帶有活性基團的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不溶性高分子化合物，通常是 球形顆粒物。在其分子結(jié)構(gòu)屮，一部分為樹脂的基體骨架，另一部分為由固定離 子和可交換離子組成的活性基團。（二）離子交換樹脂的功能離子交換樹脂具有交換、選擇、吸收和催化等功能，在工業(yè)高純水制備、醫(yī) 藥衛(wèi)生、冶金行業(yè)、生物工程等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。二、離子交換樹脂的分類（-）根據(jù)離子交換樹脂所帶活性基團的性質(zhì)分類離子交換樹脂可區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子

3、樹脂兩大類，它們可分別與溶液 中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰 離子樹脂乂分為強堿性和弱堿性兩類（或再分岀中強酸和中強堿性類）。（二）根據(jù)離子交換樹脂的基體種類分類離子交換樹脂可分為苯乙烯系樹脂、丙烯酸系、樹脂環(huán)氧系、酚醛系及腋醛 系等。樹脂屮化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。（三）根據(jù)離子交換樹脂的孔型分類可分為凝膠型和大孔型。凝膠型樹脂的高分子骨架，在干燥的情況下內(nèi)部沒 有毛細孔。它在吸水時膨脹，在大分子鏈節(jié)間形成很微細的孔隙，通常稱為顯微 孔。這類樹脂較適合用于吸附無機離子，不能吸附大分子有機物質(zhì)。人孔型樹脂 是聚合反應(yīng)時加入制孔劑，形成

4、多孔海綿構(gòu)造的股骨架，內(nèi)部有大量永久性的微 孔，能夠像活性炭那樣吸附各種非離子性物質(zhì)。兩者各有優(yōu)缺點，如凝膠型交換容量大，但孔徑小、易污染堵塞，而大孔型 具有抗有機物污染的能力。目前我國牛產(chǎn)的離子交換樹脂以凝膠型為主。（四）根據(jù)樹脂的特定使用環(huán)境和場合分類可以將樹脂分為通用型、核級、電子級、食品級、冶金專用樹脂等。三、離子交換樹脂的合成離子交換樹脂的合成分為兩個過程，一是高分子聚合物骨架的制備，二是 在制成的骨架上引入活性基團。（-）常規(guī)工藝制備高分子骨架一般采用懸浮聚合、單次交聯(lián)的方法。例如苯乙烯樹脂的合 成就是使苯乙烯和交聯(lián)劑二乙烯苯在水中懸浮狀態(tài)下聚合成球狀物（白球），再 通過化學(xué)反應(yīng)向

5、骨架上引入活性基團。若用濃硫酸處理口球則得到磺酸型陽離子 樹脂，若先用氯甲瞇進行氯甲基化處理后再用胺處理則可制得堿性強弱不同的各 種陰離子樹脂。另一類比較常用的樹脂一一丙烯酸系樹脂的合成是由己經(jīng)具備活 性基團的單體經(jīng)聚合一步制得。其基體由丙烯酸甲酯和交聯(lián)劑二乙烯苯共聚而成, 基體再經(jīng)過特定的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殛栯x子交換樹脂或陰離子交換樹脂。但是，這種常規(guī)工藝存在一定的缺點。在工業(yè)懸浮聚合反應(yīng)工藝中，由于 單體與水相之間存在著較大的粘度差異，且反應(yīng)器中攪拌剪切力空間分布不均勻 等諸多原因，會導(dǎo)致產(chǎn)出的白球粒度不均勻且有相當(dāng)一部分白球粒度不符合要求。 這樣會增加生產(chǎn)成本、增加能耗、浪費資源，而且會造成

6、較大的環(huán)境污染。(二)新型工藝目前已經(jīng)開發(fā)出的新型工藝主要有互貫聚合工藝、后交聯(lián)工藝?；ヘ灳酆暇褪侵笇⒓航?jīng)具有一定交聯(lián)度的聚合物骨架再在相同交聯(lián)度的單 體中溶脹，使單體吸入聚合物中，實現(xiàn)兩個獨立網(wǎng)絡(luò)的互相貫穿和纏繞。研究表 明，互貫型離子交換樹脂的真實交聯(lián)度低于相應(yīng)一次珠體的真實交聯(lián)度，但其表 觀交聯(lián)度則明顯高于相應(yīng)的一次珠體?；ヘ炐碗x子交換樹脂具有密度增大、剛性 增強、珠體合格率提高的特點，同時其工作交換容量也大大高于具有和同交聯(lián)度 的常規(guī)樹脂。后交聯(lián)法又稱附加交聯(lián)法，是用聚苯乙烯溶液或溶脹態(tài)低交聯(lián)聚苯乙烯與 交聯(lián)劑氯甲醛等發(fā)生付氏反應(yīng)。引入的氯甲基在較高溫度下，可與鄰近的苯環(huán)進 一步發(fā)生付

7、氏反應(yīng)，從而實現(xiàn)兩個高分子鏈上苯環(huán)的交聯(lián)。該種樹脂具有結(jié)構(gòu)均 勻、轉(zhuǎn)型膨脹率低、強度好、交換容量高等顯著特點。此外，后交聯(lián)法還可以應(yīng) 用于高吸水性樹脂的制備。四、離子交換樹脂在各領(lǐng)域的應(yīng)用(-)藥學(xué)領(lǐng)域近年來多學(xué)科的交叉發(fā)展和性能更加優(yōu)良的輔料問世，使作為藥物傳遞載體 的離子交換樹脂在藥劑學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。離子交換樹脂可以延緩藥物在體 內(nèi)的吸收、增加藥物的穩(wěn)定性、掩蓋藥物的不良味道。主要應(yīng)用于口服液體緩控 釋給藥系統(tǒng)、眼部給藥系統(tǒng)、以及離子導(dǎo)入透皮給藥系統(tǒng)。但是其目前也有一些 缺點如載藥量不高、藥物釋放不完全、長時間服用會造成消化系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的紊亂 等。()水處理領(lǐng)域水處理工藝屮，離子交換樹

8、脂的用途十分廣泛。在給水處理中，可用于水質(zhì) 軟化和脫鹽，制取軟化水、純水和超純水；在廢水處理中，可除去廢水中的某些 有害物質(zhì)，回收有價值化學(xué)品、重金屬和稀有元素。隨著工業(yè)向高技術(shù)發(fā)展，對 工業(yè)用水的水質(zhì)也提出了更高純度的要求，此外，環(huán)境廢水的深度處理也變得更 加必要，離子交換技術(shù)因而占有十分重要的地位。隨著離子交換技術(shù)的不斷發(fā)展, 樹脂在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴大，越來越顯示出它具有可深度凈化、效率高及 能達到綜合回收的優(yōu)點。(%1) 環(huán)保領(lǐng)域離子交換樹脂在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，只要體現(xiàn)在工業(yè)廢水的處理，處理污酸, 減少酸霧，減少霧霾等。工業(yè)廢水中含有大量有毒物質(zhì)，直接排放會對環(huán)境產(chǎn)生 巨大影響。離子

9、交換樹脂可以將其中的有害金屬離子等進行回收，具有環(huán)保效益。 在我國，離子交換樹脂在原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等領(lǐng)域也有應(yīng)用。這些都大 大改善了我們現(xiàn)在的環(huán)境。五、離子交換樹脂的發(fā)展方向和前景（）合成工藝先進化目前我國離子交換樹脂的常規(guī)合成工藝水平與國外相當(dāng)，但在新型合成工 藝方面與國外相比仍存在一定差距。例如，為了彌補懸浮聚合的不足，國外采用 了先進的全自動噴射法合成技術(shù)。采用這種技術(shù)的白球得率高且粒度均勻。但是 這種方法在國內(nèi)還未實施，也未見有相關(guān)文獻報道。我國離子交換樹脂要想切實 改善產(chǎn)品性能提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步增強國際競爭力，研究和推廣先進的合成工 藝是不可或缺的前提條件。（二）性能質(zhì)量規(guī)

10、范化在離子交換樹脂領(lǐng)域，我國現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)、化工標(biāo)準(zhǔn)和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個 層次的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其內(nèi)容涉及離子交換樹脂的分類、命名、各性能指標(biāo)測定方法、 驗收標(biāo)準(zhǔn)及報廢標(biāo)準(zhǔn)等。隨著新型樹脂的出現(xiàn)及牛產(chǎn)實際對于離子交換樹脂要求 的提高，各標(biāo)準(zhǔn)也將逐步完善，某些特殊離子交換樹脂（如核級離子交換樹脂、 食品級離子交換樹脂等）的驗收、性能測定及報廢標(biāo)準(zhǔn)等有待逐一制定?？傮w來 說，我國離子交換樹脂的生產(chǎn)、使用將趨于標(biāo)準(zhǔn)化，其性能、質(zhì)量也將趨于規(guī)范 化。（三）應(yīng)用技術(shù)自動化設(shè)備控制自動化是當(dāng)今各行業(yè)的發(fā)展方向，離子交換樹脂的應(yīng)用也不例外。 這里的自動化包括兩個方面，即樹脂生產(chǎn)的自動化和樹脂應(yīng)用技術(shù)的自動化。采 用可

11、編程的控制技術(shù)，加強樹脂生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)與設(shè)備自動化的相互整合，提高離 子交換樹脂生產(chǎn)應(yīng)用的自動化控制程度將在很大程度上拓寬我國離子交換樹脂 的應(yīng)用范圍，提高離子交換樹脂使用的效率。（四）離子交換樹脂市場前景離子交換樹脂市場規(guī)模越來越大。離子交換樹脂除了繼續(xù)在常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域 （如工業(yè)水處理、飲用水凈化和食品工業(yè)等）繼續(xù)發(fā)揮重耍作用外，也應(yīng)向高端 科技領(lǐng)域滲透和發(fā)展。目前國內(nèi)樹脂總產(chǎn)能已能夠滿足國內(nèi)市場，而在未來需要 更多的國內(nèi)廠家積極開拓并占領(lǐng)國際市場。同時提高牛產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是保 持企業(yè)新的活力和生機重要方式。參考文獻:1. 郭亞麗離子交換樹脂在水處理中的應(yīng)用太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2010-06-28 期刊2. 黃艷；章志聽國內(nèi)離子交換樹脂生產(chǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀與前景凈水技術(shù)2010-10-25 期刊3. 黃艷；尚宇離子交換樹脂在工業(yè)廢水處理中的研究進展煤炭與化工2014