離子交換樹(shù)脂的功能特性

藥物分離與純化技術(shù)課程

項(xiàng)目4離子交換技術(shù)

2.1離子交換過(guò)程理論基礎(chǔ)

———離子交換樹(shù)脂的功能特性離子交換樹(shù)脂的功能特性

大綱

離子交換劑

離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)

離子交換樹(shù)脂的理化性質(zhì)離子交換樹(shù)脂的功能特性一、離子交換劑

離子交換劑：能夠進(jìn)行離子交換的物質(zhì)。

離子交換樹(shù)脂：是一種不溶于水及一般酸、堿和有機(jī)溶劑的有機(jī)高分子化合物，它的化學(xué)穩(wěn)定性良好，并且具有離子交換能力，其活性基團(tuán)一般是多元酸或多元堿。

功能：它能在液相中與帶相同電荷的離子進(jìn)行交換反應(yīng)，此交換反應(yīng)是可逆的，即可用適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)沖洗，使樹(shù)脂恢復(fù)原有狀態(tài)，可供再次利用（再生）。離子交換樹(shù)脂的功能特性離子交換樹(shù)脂可以分成兩部分：

（1）不能移動(dòng)的高分子惰性骨架；

（2）

可移動(dòng)的活性離子，它在樹(shù)脂骨架中可以自由進(jìn)出，從而發(fā)生離子交換現(xiàn)象。離子交換樹(shù)脂的功能特性二.離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)

離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)方法主要有如下四種：（1）按樹(shù)脂骨架的主要成分不同可分為：

苯乙烯型樹(shù)脂；

丙烯酸型樹(shù)脂；

多乙烯多胺-環(huán)氧氯丙烷型樹(shù)脂；

酚-醛型樹(shù)脂等。離子交換樹(shù)脂的功能特性（2）按樹(shù)脂骨架的物理結(jié)構(gòu)不同可分為：凝膠型樹(shù)脂，也稱(chēng)微孔樹(shù)脂；大網(wǎng)格樹(shù)脂，也稱(chēng)大孔樹(shù)脂；均孔樹(shù)脂，也稱(chēng)等孔樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂的功能特性（3）按活性基團(tuán)的性質(zhì)不同可分為：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂強(qiáng)酸型，帶強(qiáng)酸性活性基團(tuán)，如：R-SO3-H+、

R-SO3-Na+弱酸型，帶弱酸性活性基團(tuán)，如：R-COOH陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿型，帶強(qiáng)堿性活性基團(tuán)，如：R-N(CH3)3+Cl-、

R-N(CH3)3+OH-弱堿型，帶弱堿性活性基團(tuán)，如：R-N(CH3)2三、離子交換樹(shù)脂的理化性質(zhì)1.外觀和粒度（1）外觀不透明或透明、半透明的球狀顆粒。顏色：乳白、淡黃、棕褐色等。（2）粒度大多數(shù)樹(shù)脂為球形顆粒，少數(shù)呈膜狀、棒狀、粉末狀或無(wú)定形狀；球形的優(yōu)點(diǎn)是液體流動(dòng)阻力較小，耐磨性能較好，不易破裂。

樹(shù)脂顆粒在溶脹狀態(tài)下直徑的大小即為其粒度。制藥生產(chǎn)一般選用粒度為16～60目占90%以上的球形樹(shù)脂。粒度越小，交換速度越快，但流體阻力也會(huì)增加。離子交換樹(shù)脂的功能特性2.膨脹度當(dāng)把干樹(shù)脂浸入水、緩沖溶液或有機(jī)溶劑后，由于樹(shù)脂上的極性基團(tuán)強(qiáng)烈吸水，高分子骨架則吸附有機(jī)溶劑，使樹(shù)脂的體積發(fā)生膨脹，此為樹(shù)脂的膨脹性。一般情況下，凝膠樹(shù)脂的膨脹度隨交聯(lián)度的增大而減小。在確定樹(shù)脂裝柱量時(shí)應(yīng)考慮其膨脹性能。離子交換樹(shù)脂的功能特性3.交聯(lián)度離子交換樹(shù)脂中交聯(lián)劑的含量即為交聯(lián)度，通常用質(zhì)量百分比表示，如1×7樹(shù)脂中交聯(lián)劑（二乙烯苯）占合成樹(shù)脂總原料的7%。

一般情況下，交聯(lián)度愈高，樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)愈緊密，溶脹性小，選擇性高，大分子物質(zhì)愈難被交換；

應(yīng)根據(jù)被交換物質(zhì)分子的大小及性質(zhì)選擇合適交聯(lián)度的樹(shù)脂。分子交聯(lián)反應(yīng)離子交換樹(shù)脂的功能特性4.含水量每克干樹(shù)脂吸收水分的質(zhì)量稱(chēng)為含水量，一般為0.3～0.7g。樹(shù)脂的交聯(lián)度愈高，含水量愈低。

干燥的樹(shù)脂易破碎，故商品樹(shù)脂常以濕態(tài)密封包裝。

干樹(shù)脂初次使用前應(yīng)用鹽水浸潤(rùn)后，再用水逐步稀釋以防止暴脹破碎。弱堿性環(huán)氧系陰離子樹(shù)脂弱酸性酚醛系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂的功能特性5.真密度和視密度單位體積的干樹(shù)脂（或濕樹(shù)脂）的質(zhì)量稱(chēng)為干（濕）真密度；

當(dāng)樹(shù)脂在柱中堆積時(shí)，單位體積的干樹(shù)脂（或濕樹(shù)脂）的質(zhì)量稱(chēng)為干（濕）視密度，又稱(chēng)堆積密度。

樹(shù)脂的密度與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，活性基團(tuán)愈多，濕真密度愈大；交聯(lián)度愈高，濕視密度愈大。

一般情況下，陽(yáng)離子樹(shù)脂比陰離子樹(shù)脂的真密度大；凝膠樹(shù)脂比相應(yīng)的大孔樹(shù)脂視密度大。離子交換樹(shù)脂的功能特性6.交換容量單位質(zhì)量干樹(shù)脂所能交換離子的量，稱(chēng)為樹(shù)脂的質(zhì)量交換容量，表示為mmol/g干樹(shù)脂。

交換容量是表征樹(shù)脂活性基數(shù)量或交換能力的重要參數(shù)。

一般情況下，交聯(lián)度愈低，活性基團(tuán)數(shù)量愈多，則交換容量愈大。離子交換樹(shù)脂的功能特性7.穩(wěn)定性（1）化學(xué)穩(wěn)定性

一般陽(yáng)樹(shù)脂比陰樹(shù)脂的化學(xué)穩(wěn)定性更好，陰樹(shù)脂中弱堿性樹(shù)脂最差。（2）熱穩(wěn)定性

干燥的樹(shù)脂受熱易降解破壞。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的鹽型比游離酸（堿）型穩(wěn)定，聚苯乙烯型比酚醛樹(shù)脂型穩(wěn)定，陽(yáng)樹(shù)脂比陰樹(shù)脂穩(wěn)定。離子交換樹(shù)脂的功能特性8.機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度是指