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3、离子交换树脂的物理结构

离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。

凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。

这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3～0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5～20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。

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1、离子交换树脂的基本类型

(１) 强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。

树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

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这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的)；但在再生时较难洗脱。因此，糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色，可充分发挥两者的长处。

树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的性质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而耐用，密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%；用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%；单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。

除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。

2酯化反应

丙烯酸与甲醇反应合成丙烯酸甲酯、丙烯酸与乙醇反应合成丙烯酸乙酯的工业生产全都采用树脂催化剂，丙烯酸与丁醇反应生成丙烯酸丁酯的部分工业装置采用了树脂催化剂，还有部分装置仍采用浓硫 酸做催化。碳四法合成甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸与甲醇的酯化反应、乙二醇二醋酸酯、乙酸乙酯的工业生产均有树脂催化剂的应用。

3醚化反应

烟台万华和南京亨斯迈引进的两套丙烯与异丁烷共氧化生产环氧丙烷项目副产大量叔丁醇，采用大孔强酸性树脂催化剂与甲醇反应生成MTBE来消化部分副产。二甲醚的生产过程使用了大孔强酸性树脂催化剂。

41,4-丁二醇（BDO)有多种生产工艺

其中英国戴维（Davy）工艺技术公司开发的顺酐酯化加氢工艺，该方法首先将顺酐与一元醇（甲醇或乙醇等）进行酯化反应生成顺丁烯二酸二酯，然后进行加氢水解得到1,4-丁二醇。其中的第 一步反应顺酐酯化采用了DZH型树脂催化剂进行催化反应，在国内得到工业化应用。

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5.4 试剂的制备和提纯

如试剂级的亚硝酸钾，只含KNO294%，而其中大量的杂质是KNO3，使用结晶法不能除去KNO3。将试剂级的亚硝酸钾溶液1mol/L通过NO2-式的阴离子交换树脂柱，由于NO2-的离子交换亲和力比NO3-小，NO3-完全定量地交换到树脂上，并将树脂上的NO2交换下来，流出液中的KNO2的纯度最少达99.9%。交换柱可用纯NaNO2再生后重复使用。

5.5 催化作用

在有机合成中常用酸和碱做催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱同样可以进行上述反应，且优点更多。如，树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不易腐蚀，不污染环境，反应易控制等。甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，就是用大孔型离子交换树脂做催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原油的可对环境造成污染的四乙基铅。

5.6 环境保护

许多水溶液或非水溶液中含有的有 毒离子或非离子物质，都可以用数值进行回收使用，如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

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