大孔型離子交換樹(shù)脂

1、凝膠型離子交換樹(shù)脂

凡外觀透明、具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹(shù)脂統(tǒng)稱為凝膠型離子交換樹(shù)脂。這類樹(shù)脂表面光滑，球粒內(nèi)部沒(méi)有大的毛細(xì)孔。在水中會(huì)溶脹成凝膠狀。樹(shù)脂內(nèi)大分子之間的間隙為2~4nm。一般無(wú)機(jī)小分子的半徑在1nm以下，因此可自由地通過(guò)離子交換樹(shù)脂內(nèi)大分子鏈的間隙。在無(wú)水狀態(tài)下，凝膠型離子交換樹(shù)脂的分子鏈緊縮，體積縮小，無(wú)機(jī)小分子無(wú)法通過(guò)。所以，這類離子交換樹(shù)脂在干燥條件下或油類中將喪失離子交換功能。

2、大孔型離子交換樹(shù)脂

針對(duì)凝膠型離子交換樹(shù)脂的缺點(diǎn)，人們研制了大孔型離子交換樹(shù)脂。大孔型離子交換樹(shù)脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細(xì)孔，因此可在非水體系中起離子交換和吸附作用。值得注意的是，大孔型離子交換樹(shù)脂具有很大的比表面積，因此其吸附功能十分顯著，不容忽視。

3、載體型離子交換樹(shù)脂

載體型離子交換樹(shù)脂是一種特殊用途樹(shù)脂，主要用作液相色譜的固定相。一般是將離子交換樹(shù)脂包覆在硅膠或玻璃珠等表面上制成。它可經(jīng)受液相色譜中流動(dòng)介質(zhì)的高壓，又具有離子交換功能。

此外，為了特殊的需要，已研制成多種具有特殊功能的離子交換樹(shù)脂。如螯合樹(shù)脂、氧化還原樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂等。

大孔型樹(shù)脂的制備方法與凝膠型離子交換樹(shù)脂基本相同。重要的大孔型樹(shù)脂仍以苯乙烯類為主。與凝膠型離子交換樹(shù)脂相比，制備中有兩個(gè)最大的不同之處：一是二乙烯基苯含量大大增加，一般達(dá)85%以上；二是在制備中加入致孔劑。

致孔劑可分為兩大類：一類為聚合物的良溶劑，又稱溶脹劑；另一類為聚合物的不良溶劑，即單體的溶劑，聚合物的沉淀劑。良溶劑如甲苯，共聚物的鏈節(jié)在甲苯中伸展。隨交聯(lián)程度提高，共聚物逐漸固化，聚合物和良溶劑開(kāi)始出現(xiàn)相分離。聚合完成后，抽提去除溶劑，則在聚合物骨架上留下多孔結(jié)構(gòu)。不良溶劑如脂肪醇，由于它們是單體的溶劑，聚合物的沉淀劑，共聚物分子隨聚合的進(jìn)行逐漸卷縮，形成極細(xì)小的分子圓球，圓球之間通過(guò)分子鏈相互纏結(jié)。因此，這種大孔型樹(shù)脂仿佛是由一簇葡萄狀小球所組成。一般來(lái)說(shuō)，由不良溶劑致孔的大孔型樹(shù)脂比良溶劑致孔的大孔型樹(shù)脂有較大的孔徑和較小的比表面積。

通過(guò)對(duì)兩種致孔劑的選擇和配合，可以獲得各種規(guī)格的大孔型樹(shù)脂。例如，將100%己烷作致孔刑，產(chǎn)物的比表面積為90m²/g，孔徑為43nm。而改為15%甲苯和85%己烷混合物作致孔劑，產(chǎn)物的比表面積提高到171m²/g，而孔徑降至13.5nm。如果在上述樹(shù)脂中連接上各種交換基團(tuán)，就得到各種規(guī)格的大孔型離子交換樹(shù)脂。 2100433B

大孔型離子交換樹(shù)脂是在凝膠型離子交換樹(shù)脂的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型的樹(shù)脂，它的特點(diǎn)是在樹(shù)脂內(nèi)部存在大量的毛細(xì)孔。無(wú)論樹(shù)脂處于干態(tài)或濕態(tài)、收縮或溶脹時(shí)．這種毛細(xì)孔都不會(huì)消失。一般凝膠型離子交換樹(shù)脂中的分子間隙為2~4nm，而大孔型樹(shù)脂中的毛細(xì)孔直徑可達(dá)幾nm至幾千nm。分子間隙為2nm的離子交換樹(shù)脂的比表面積約為1m²/g，而20nm孔徑的大孔型樹(shù)脂的比表面積高達(dá)幾千m²/g。若在大孔骨架上連接上交換功能基團(tuán)，就成為大孔型離子交換樹(shù)脂。

凝膠型離子交換樹(shù)脂除了有在干態(tài)和非水系統(tǒng)中不能使用的缺點(diǎn)外，還存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即使用中會(huì)產(chǎn)生“中毒”現(xiàn)象。所謂的中毒是指其在使用了一段時(shí)間后，會(huì)失去離子交換功能現(xiàn)象。研究結(jié)果表明，這是由于苯乙烯與二乙烯基苯的共聚特性造成的。在共聚過(guò)程中，二乙烯基苯的自聚速率大于與苯乙烯共聚，因此在聚合初期，進(jìn)入共聚物的二乙烯基苯單元比例較高，而聚合后期，二乙烯基苯單體已基本消耗完，反應(yīng)主要為苯乙烯的自聚。結(jié)果，球狀樹(shù)脂內(nèi)部的交聯(lián)密度不同，外疏內(nèi)密。在離子交換樹(shù)脂使用中，體積較大的離子或分子擴(kuò)散進(jìn)入樹(shù)脂內(nèi)部。而在再生時(shí)，由于外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，較大離子或分子會(huì)卡在分子間隙中，不易與可移動(dòng)離子發(fā)生交換，最終失去交換功能，造成樹(shù)脂“中毒”。大孔型離子交換樹(shù)脂不存在外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，從而克服了中毒現(xiàn)象。

經(jīng)常使用的延伸孔型有：箱形孔型、菱形孔型、方形孔型、橢圓形孔型、圓形孔型和六角形孔型等。

延伸孔型(elongation pass)是指精軋孔型之前用來(lái)使軋件長(zhǎng)度伸長(zhǎng)、斷面面積縮小的孔型。