环保型阴离子交换树脂的制备(4)
当出现下述情况时候，实际控制交换速度主要控制因素是膜扩散时。 在出现下述相反的情况下，实际控制交换速度主要控制因素是颗粒扩散。
①液相中溶质的浓度较低并且无搅拌；
②离子交换树脂的交换容量较高；
③离子交换树脂的粒度较小；
④离子交换树脂的交联度较低；
1.2 阴离子交换树脂的概述
聚苯乙烯型阴离子交换树脂具有性能优良、可循环再生、转型方便等点[8]，可广泛用于污水处理、酶的固定化、有机物的分离与提纯、相转移催化剂等领域[9-12] 。聚苯乙烯型阴离子交换树脂强度高、性能优越、用途广泛，是一类不可缺少的阴离子交换树脂。目前它的工业生产主要采用氯甲基化化法，可是由于氯甲基化反应的原料氯甲醚或二氯甲醚具有强烈的致癌性[13,14]，使这种制法逐渐受到限制[15]。于是研究人员不得不试图改进氯甲基化法或开发新的制备方法[16]。
目前阴离子交换树脂广泛地应用于水处理、电力、金属、化学及提纯制备等领域。而业界广泛采用的氯甲基化生产方法中作为原料的氯甲醚或二氯甲醚有强烈致癌作用，对环境造成较大的污染，影响到这个产业的持续发展。
1.2.1 阴离子交换树脂的制备方法
（1）交联聚苯乙烯微球的氯甲基化方法
以交联聚苯乙烯微球为骨架，采用氯甲基甲醚、氯甲基乙醚、1，4-二氯甲基丁醚和异戊醚等氯甲基化试剂进行交联聚苯乙烯微球的氯甲基化反应。
反应方程式中R是不同烷基链的通式代表，R-CH2Cl代表了氯甲基化试剂，而氯甲基化反应因直接使用氯甲基化试剂或间接合成氯甲基化试剂分为直接氯甲基化反应和间接氯甲基化反应，氯甲基化反应方程式如下图1-1：
图1-1 交联聚苯乙烯微球氯甲基化原理
（2) 氯球的胺化方法
以不同氯球为载体，运用不同的胺化试剂对其进行胺化反应，最终制得交联聚苯乙烯阴离子交换树脂。
1.2.2 阴离子交换树脂的应用领域
如前所述，阴离子交换树脂是一种具有阻止阳离子而选择性透过阴离子的高分子功能材料，是工业上用于分离纯化的重要材料之一，应用在废水处理，医药化工，食品工业等方面有众多的应用。
(1) 生物医药应用
阴离子交换树脂在医药工业中的应用具有其它分离方法所不能代替的优点，其离子交换过程一般是在室温下进行的，适用于氨基酸，文生素等热敏感产品的生产，减少破坏其结果及副反应的发生，提高产品质量，对产品性能影响很小。利用离子交换技术可以对产品进行电解质离子的分离，如葡萄糖、甘露醇、氨基酸等脱盐、医药用水的去离子等。另外，在蛋白质分离和DNA吸附[17]等方面也具有非常好的效果，例如以单分散交联聚氯甲基苯乙烯为基质先后与乙二胺和σ-葡萄糖酸内酯反应得到了亲水性能良好的排阻色谱固定相，对蛋白质的色谱分离效果明显[18]。
(2) 电渗析应用
这是离子交换树脂最早推广的以应用领域，包括工业用水及咸水脱盐，纯水制备等。因为电渗析法具有一方面淡化和另一方面浓缩的特点，日本利用这项技术对海水进行浓缩制盐，由于收效较好，从1972年起已废除效率很低的盐田法，并且正朝着海水综合利用的方向发展。由此发展起来的浓缩技术，也将成为一种新的技术广泛地应用到其他工业中去。
1.2.3 阴离子交换树脂的发展状况
目前，常用的制备阴离子交换树脂的制备方法是在聚合物主链上引入离子官能基团，在这类官能团中，季胺阳离子比其他阳离子（比如季膦、叔锍基团）表现出更好的热稳定性和化学稳定性[19]。阴离子交换树脂的季胺化改性途径主要包括辐射嫁接，芳香族化合物化学修饰氯甲基基团，利用本身含有氯甲基的脂肪族化合物[20]。其中辐射嫁接对制备条件要求高、接枝率有限，不利于大规模应用；利用本身含有氯甲基的脂肪族化合物，无需再引入氯甲基基团，简化制备流程，但其机械及化学稳定性不如芳香族化合物。化学修饰主要是采用氯甲基化试剂，接枝氯甲基基团，是现在普遍采用的方法[21]。
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