12.5.2.1离子交换树脂的结构

离子交换树脂是一种具有网状结构的高分子聚合物，主要由两部分组成，一部分是惰性的网状结构骨架，常用的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到树脂的骨架，如图12-3所示。

图12-3 苯乙烯和二乙烯苯聚合得到树脂的骨架

另一部分是连接在骨架上可被交换的活性基团(交换基)，可与溶液中的离子进行离子交换反应，它决定着离子交换剂的交换性质。

骨架的作用是负载活性基团，骨架很稳定，对于酸、碱、一般溶剂(包括有机溶剂)和较弱的氧化剂都不起作用，在交换过程中不发生交换反应，但其结构和性能对分离性能有较大的影响。作树脂骨架的还有乙烯吡啶系、环氧系、脲醛系、酚醛树脂等。

12.5.2.2离子交换树脂的性质

(1)交联度

交联度是离子交换树脂的重要性质之一。合成离子交换树脂中，起交联作用的是二乙烯苯，它把各长链状的聚苯乙烯分子交联起来，使之形成立体网状结构。交联的程度称为交联度，以二乙烯苯在反应物中所占的质量分数来表示，即

交联度的大小直接影响树脂骨架网状结构的紧密程度和孔径大小，它与交换反应速度和选择性有密切关系，一般来说，交联度大则结构紧密、孔径小、溶胀性小、交换反应速度快和选择性好；相反，交联度小，表明树脂的结构不紧密，机械强度差，网眼大，各种体积大小的离子都容易进入树脂内部，交换反应速度快，但是交换的选择性差。一般树脂的交联度为4％～12％。在实际工作中，需根据分析对象选择适当交联度的树脂。分析化学中常用交联度8％左右的树脂。在不影响分离效果的前提下，选用交联度较大的树脂为好。

(2)交换容量

交换容量表示树脂进行离子交换能力的大小，它取决于树脂可交换基团的含量，含量多则交换容量大。交换容量是指每克干树脂所能交换离子的物质的量，可用mmol/g表示，即

一般常用树脂的交换容量为3.6 mmol/g。在进行较大量物质的分离时，交换容量是树脂的一个重要指标。交换容量可用酸碱滴定法测定。

12.5.2.3离子交换树脂的分类

聚苯乙烯树脂引入活性基团后才成为离子交换树脂，一可以制成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

(1)阳离子交换树脂

聚苯乙烯树脂被磺化后，在苯环上导入磺酸基即成阳离子交换树脂，即

(2)阴离子交换树脂

阴离子交换树脂是在聚苯乙烯树脂的苯环上先进行氯甲基化，然后与三甲胺作用得到季铵盐树脂。结构式如下

这样的树脂再用碱处理，则转变成季铵碱树脂。

根据树脂中可交换的活性基团不同，在分析化学中常用的离子交换树脂有四种。

①强酸性阳离子交换树脂—磺酸型，含有-SO₃H基。

②弱酸性阳离子交换树脂—羧酸型，含有-COOH基。

③强碱性阴离子交换树脂—季铵型，含有-N(CH₃)₃OH基。

④弱碱性阴离子交换树脂—叔胺型和仲胺型，含有-NH(CH₂)₂OH和-NH₂(CH₃)OH基。

相关链接：离子交换平衡及分离

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

版权与免责声明：转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起两周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。