离子交换剂编辑

离子交换剂

离子交换剂指的是含有若干离子基团的不溶性高分子物质，是通过在不溶性高分子物质(母体) 上引入若干可解离基团(活性基团) 而制成。根据活性基团的性质不同，离子剂可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂。根据母体的不同，离子交换剂可分为离子交换树脂、离子交换纤维素和离子交换凝胶等。

制成膜状的固体离子交换剂，称为离子交换膜，它具有离子选择透过性，用于膜分离操作。液体离子交换剂是一类具有离子交换功能的有机液体，作为萃取剂用于萃取操作。固态离子交换剂具有网状空间结构的骨架，以连接可电离的交换基团。

交换功能

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离子交换图

根据交换基团的性质，离子交换剂分为两类：阳离子交换剂，交换基团是酸基，电离后形成固定的阴离子，而可迁移的阳离子能与溶液中的阳离子进行交换；阴离子交换剂，交换基团是胺基，电离或与酸作用后形成固定的阳离子，而可迁移的阴离子能与溶液中的阴离子进行交换。对离子交换剂的基本要求是：交换容量(每克干离子交换剂能交换离子的毫克当量数)大，交换反应的选择性高，对化学、热、机械和辐照的稳定性好，交换速率高，溶胀性小。

选材

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离子交换剂分为无机质和有机质两类。无机质主要是沸石，有机质有磺化煤和离子交换树脂。沸石有天然沸石和合成沸石。天然沸石是最早应用的无机离子交换剂，是含有水的钠、钙以及钡、锶、钾等硅铝酸的盐类。色浅，具玻璃光泽，是阳离子交换剂。除天然产品外,也有人工制成的合成沸石。它的交换容量低,在酸中不稳定，不能作氢离子交换，曾用于水的软化。由于无机离子交换剂耐高温和辐照，研制出锆氧、铬氧和钛氧等的磷酸盐或钨酸盐构成的阳离子交换剂，它们的交换容量高，应用于核工业中。

磺化煤　是烟煤用浓硫酸磺化的产物，是阳离子交换剂，含有磺酸基、羧基和酚羟基，用于水的脱碱软化。磺化煤价廉，但性能随煤种而异，交换容量较低，性脆易碎，不耐磨耗。

离子交换树脂　大都是苯乙烯与二乙烯苯的共聚物（见聚合物），也有的是丙烯酸系的共聚物或苯酚甲醛的缩聚物。离子交换树脂按它的交换基团分成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类：阳离子交换树脂又分为强酸性与弱酸性，前者具有的磺酸基交换基团，适用于所有的酸性溶液,后者则是羧基、膦酸基或酚羟基,仅能用于中性至碱性溶液，但交换容量大，容易再生。阴离子交换树脂又分为强碱性与弱碱性，前者带有季胺基，适用于所有碱度的溶液，还能交换吸附弱酸；后者带有叔胺基或仲胺基，仅能用于中性至酸性溶液，但交换容量大，容易再生。离子交换树脂按物理结构又分为凝胶型和大孔型，前者是外观透明的均相凝胶结构，离子通过基体的大分子链间孔隙,才能扩散到交换基团附近,只适用于交换一般无机离子。此外，还有大孔离子交换树脂,在它的颗粒内有毛细孔道，具有非均相凝胶结构,适用于交换分子量较大的有机离子。近年为适应生物化学工程的需要，在葡聚糖或纤维素上引入交换基团，用于提取多肽、核酸等物质。