離子交換樹脂的構(gòu)成和分類

一、氫型陽離子交換樹脂是什么?氫型陽離子交換樹脂（有時(shí)簡稱「氫型樹脂」）是一種人造有機(jī)聚合物產(chǎn)品。最常用的原料是：苯乙烯或丙烯酸（酯），先經(jīng)過聚合反應(yīng)生成具有三度空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物骨架（樹脂母體），再于骨架上導(dǎo)入不同的「化學(xué)活性基」而成。由于它的活性基，如磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等，都含有活性氫離子，可在水中解離出來，用于與其它陽離子進(jìn)行交換，所以特別在陽離子樹脂名稱之前再冠上「氫型」兩字，以與同一系統(tǒng)的「鈉型」種類有所區(qū)別。不過「鈉型」可以利用強(qiáng)酸處理成為「氫型」，「氫型」也可以用「氫氧化鈉」溶液處理成為「鈉型」，即兩型樹脂實(shí)際上可以互相轉(zhuǎn)換。氫型陽離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。和其它離子交換樹脂一般，常被制成顆粒狀，外觀看起來有些像魚卵，粒徑大約在0.3 ~ 1.2 mm之間，但大部分在0.4 ~ 0.6 mm范圍內(nèi)。化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)安定，摸起來硬而有彈性，機(jī)械強(qiáng)度也足夠承受相當(dāng)壓力，顏色由白色至近乎黑色都有，顏色淺時(shí)呈透明狀，深時(shí)呈半透明狀，都有光鮮亮麗的樹脂光澤。氫型陽離子交換樹脂最常應(yīng)用的地方，就是硬水的軟化，即讓硬水流過樹脂層，把硬水中的「硬度離子」，如鈣、鎂等離子吸收在樹脂中，就變成不帶硬度離子的軟水了，這也是陽離子交換樹脂最初被制造的主要目的，但它在工業(yè)上應(yīng)用沒有「鈉型」來的多，因?yàn)樵谲浕^程中，它會(huì)直接釋出氫離子，使水質(zhì)呈酸性，可能會(huì)因此腐蝕相關(guān)金屬設(shè)備。依需要的不同，它也可以應(yīng)用到水質(zhì)預(yù)處理工藝中，用作軟化水質(zhì)及降低pH值之用。

二、種類 樹脂主要性質(zhì)和類別之差異，在于它們的化學(xué)活性基種類之不同，因此氫型陽離子交換樹脂可依活性基（一種官能基）種類不同，分成兩種：強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂（strong- acid anion exchange resin）和弱酸性陽離子交換樹脂（weak - acid anion exchange resin）。強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂系因它的活性氫離子在水中很容易解離而得名，其骨架均為聚苯乙烯系統(tǒng)，主要產(chǎn)品是「磺酸型」強(qiáng)酸性陽離易解離而得名，骨架均為聚丙烯酸系統(tǒng)，主要產(chǎn)品是「羧酸型」弱酸性陽離子交換樹脂，通常顏色較?白色或淡黃色球狀子交換樹脂，通常顏色較深，棕黃色至綜色球狀顆粒，以綜色最常見；反之，弱酸性陽離子交換樹脂則是因它的活性氫離子在水中比較不容顆粒，以淡黃色最常見。如果用化學(xué)反應(yīng)來表示這兩種樹脂的差異性，我們可以描述如下(R代表樹脂母體)： 強(qiáng)酸性： R-SO3H → R-SO3- ＋ H+ （H+容易解離，在水中呈強(qiáng)酸性）弱酸性： R-COOH → R-COO- ＋ H+ （H+不易解離，在水中呈弱酸性） 由于強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的解離能力很強(qiáng)，所以在任何酸性或堿性溶液中均能解離和產(chǎn)生離子交換作用，其作用pH范圍介于1~14。反之，弱酸性陽離子交換樹脂的解離能力很弱，只能在弱酸性至堿性溶液中解離和產(chǎn)生離子交換作用，其作用pH范圍僅介于5~14。