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離子交換樹脂

離子交換樹脂是帶有官能團（有交換離子的活性基團）、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成。

離子交換樹脂（ionresin）的基體（matrix），制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸（酯）兩大類，它們分別與交聯劑二乙烯苯產生聚合反應，形成具有長分子主鏈及交聯橫鏈的網絡骨架結構的聚合物。苯乙烯系樹脂是先使用的，丙烯酸系樹脂則用得較后。

交換容量

離子交換樹脂進行離子交換反應的性能，表現在它的“離子交換容量”，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當量數，meq/g（干）或 meq/mL（濕）；當離子為一價時，毫克當量數即是毫克分子數（對二價或多價離子，前者為后者乘離子價數）。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。

1、總交換容量，表示每單位數量（重量或體積)樹脂能進行離子交換反應的化學基團的總量。

2、工作交換容量，表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關。

3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量，表明樹脂中原有化學基團再生復原的程度。

通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交換容量為再生交換容量的30～90%（對再生樹脂而言），后一比率亦稱為樹脂的利用率。

在實際使用中，離子交換樹脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹脂結構不同而異。現仍未能分別進行計算，在具體設計中，需憑經驗數據進行修正，并在實際運行時復核之。

離子樹脂交換容量的測定一般以無機離子進行。這些離子尺寸較小，能自由擴散到樹脂體內，與它內部的全部交換基團起反應。而在實際應用時，溶液中常含有高分子有機物，它們的尺寸較大，難以進入樹脂的顯微孔中，因而實際的交換容量會低于用無機離子測出的數值。這種情況與樹脂的類型、孔的結構尺寸及所處理的物質有關。

吸附選擇

離子交換樹脂對溶液中的不同離子有不同的親和力，對它們的吸附有選擇性。各種離子受樹脂交換吸附作用的強弱程度有一般的規律，但不同的樹脂可能略有差異。主要規律如下：

對陽離子的吸附

高價離子通常被優先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下：

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

對陰離子的吸附

強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為：

SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下：

OH－> 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >；草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >；醋酸根－ > HCO3－

對有色物的吸附

糖液脫色常使用強堿性陰離子樹脂，它對擬黑色素（還原糖與氨基酸反應產物）和還原糖的堿性分解產物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由于前兩者通常帶負電，而焦糖的電荷很弱。

通常，交聯度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結構樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。