大孔型離子交換樹脂簡介

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

凝膠型離子交換樹脂除了有在干態(tài)和非水系統(tǒng)中不能使用的缺點外，還存在一個嚴重的缺點，即使用中會產(chǎn)生“中毒”現(xiàn)象。所謂的中毒是指其在使用了一段時間后，會失去離子交換功能現(xiàn)象。研究結果表明，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，反應主要為苯乙烯的自聚。結果，球狀樹脂內(nèi)部的交聯(lián)密度不同，外疏內(nèi)密。在離子交換樹脂使用中，體積較大的離子或分子擴散進入樹脂內(nèi)部。而在再生時，由于外疏內(nèi)密的結構，較大離子或分子會卡在分子間隙中，不易與可移動離子發(fā)生交換，最終失去交換功能，造成樹脂“中毒”。大孔型離子交換樹脂不存在外疏內(nèi)密的結構，從而克服了中毒現(xiàn)象。

1、凝膠型離子交換樹脂

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

2、大孔型離子交換樹脂

針對凝膠型離子交換樹脂的缺點，人們研制了大孔型離子交換樹脂。大孔型離子交換樹脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結構。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細孔，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、載體型離子交換樹脂

載體型離子交換樹脂是一種特殊用途樹脂，主要用作液相色譜的固定相。一般是將離子交換樹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脂。如螯合樹脂、氧化還原樹脂、兩性樹脂等。

大孔型樹脂的制備方法與凝膠型離子交換樹脂基本相同。重要的大孔型樹脂仍以苯乙烯類為主。與凝膠型離子交換樹脂相比，制備中有兩個最大的不同之處：一是二乙烯基苯含量大大增加，一般達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構。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行逐漸卷縮，形成極細小的分子圓球，圓球之間通過分子鏈相互纏結。因此，這種大孔型樹脂仿佛是由一簇葡萄狀小球所組成。一般來說，由不良溶劑致孔的大孔型樹脂比良溶劑致孔的大孔型樹脂有較大的孔徑和較小的比表面積。

通過對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。如果在上述樹脂中連接上各種交換基團，就得到各種規(guī)格的大孔型離子交換樹脂。 2100433B

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使軋件長度伸長、斷面面積縮小的孔型。