背景及概述[1][2]

离子交换树脂是能与水溶液中同号离子相交换的一类功能高聚物。实质上是一种交联的高分子酸或高分子碱。1935年酚醛型阳离子交换树脂首先问世，1939 年德国、1941年美国先后开始工业生产。二次大战后聚苯乙烯系和聚丙烯酸系离子交换树脂相继投产。60年代后又开发了大孔离子交换树脂。根据交换基团不同分为阳、阴离子型两类；按离子解离程度差异分为强酸性、弱酸珠光颜料性、强碱性和弱碱性等类。也可根据外观形状和物理性质分为凝胶、大孔和离子交换膜等。又开发了螯合树脂、两性树脂、氧化—还原树脂等特殊品种。

由于离子交换树脂具有交换、吸附、催化、脱色、脱水、氧化还原等功能，因而在电子、电力、冶金、化工、原子能、医药、轻工、环境保护等领域获得广泛应用。如软化硬水、淡化海水，制取高纯水，回收废水中贵金属，除去水中放射性物质，分离、浓缩、提纯和回收铀，分离和提纯希土元素、贵金属，精制氨基酸、抗菌素、维生素等。

在分析化学中用于水中离子浓度分析、希土分析、生化分离等。用于水处理的量很大，占离子交换树脂总产量90%以上。工业用水中存在钙、镁、铁离子，易使管道和锅炉结垢，需要软化。过去用沸石磺化媒软化，现多用聚苯乙烯磺酸型离子交换树脂。还可用作胃酸制酸剂、无盐食品脱钠剂、大肠杆菌抗菌剂、气体吸附剂、蔗糖脱色剂、酯化和脱水等缩合反应的催化剂等。

分类[2][3]

根据活性基团的性质可分为：①阳离子交换树脂，含有酸性基团如磺酸基、羧基和酚基等，其中的H

+

离子可与溶液中的阳离子进行交换； 常见的阳离子交换树脂是苯乙烯磺酸型树脂，是以苯乙烯和二乙烯苯共聚，经磺化反应制得，其结构式为：

②阴离子交换树脂，含有碱性基团如季胺基的树脂，水合后生成RN(CH

3

)

+

3

OH

-

，其中的OH

-

离子可与溶液中的阴离子交换； 常见的阴离子交换树脂是季铵型强碱性树脂，是以苯乙烯和二乙烯苯共聚，经氯甲基化反应及胺化反应制得，其结构式为：

③电子交换树脂，含有氧化还原基团，能与溶液中的还原剂或氧化剂起反应。主要用于水的软化、制备去离子水和分离提纯回收物质等方面。

应用[4][5]

化工工艺

在化工生产中，离子交换树脂技术正在取代一些沉淀、溶剂萃取及精馏等处理过程。最初将离子交换树脂应用于化工工艺上，主要采用的是间歇式固定床技术，后进一步开发出连续应用系统，如Higgins Loo p 及Himsley塔技术系统和ISEP连续系统，其中由美国Flo rida 电厂工程师首先开发的、目前为AST ( Adv anced Separation Tech nologies)公司所有的ISEP连续离子交换树脂系统最具竞争力。

在Higgins Loo p及Himsley系统中，树脂在塔内移动，而在ISEP系统中它是固定的，这样可降低树脂的降解速度，延长操作寿命。同固定床系统相比，ISEP系统降低投资20— 40% ，只需40— 50%或更少的树脂，还节省占地。在一些情况下，它还能减少60— 80%的污染体积。

例如在地表水高锰酸盐治理中，ISEP系统将盐损失降低到1%；而固定床系统仅能降低到5%。当前世界上70%的赖氨酸都是用ISEP技术生....