聚丙烯酸型阴离子交换树脂的新制备方法(2)
离子交换树脂（IER）是一种含有交换离子的活性基团的高分子化合物。它是由不同特性的离子交换基团引入到高聚物中形成的，其具有一般高分子聚合所没有的新功能--离子交换功能，本质上属于反应性聚合物，是最早出现的功能性高分子材料[1]。
在它的分子结构中,大体上可分为三个部分：（1）不溶性离子交换树脂的骨架，它是高聚物的基体,具有庞大的空间结构,支撑着整个高分子聚合物，具有三文网状结构，不溶于酸碱水；（2）连接于高分子骨架上上且不能够自由移动，称作固定离子；（3）功能基团所带的相反电荷的可交换离子，遇水可以电离，并能在一定范围内自由移动，周围水中的其他带同类电荷的离子可与其进行交换反应,称为反离子[2]。大多数离子交换树脂是先合成不带任何官能团的聚合物本体，然后通过功能基化反应制得含有不同种类功能基团的离子交换树脂。这些树脂由于不同的单体、交联剂、聚合条件，制得的离子交换树脂的结构和性能也不同。
离子交换作为一种自然现象早在1850年Harry Thompson[3]和John Way[4]报告了出现土壤中钙、镁离子与钾、铵离子的交换现象时为人所关注。直至1935年英国Adams和Holmes[5]发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域，使得离子交换树脂在离子交换、色层分离和催化等方面得到广泛应用。第二次大战期间，D’Alelio研制出的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，这个发明开创了当今离子交换树脂制造方法的基础，如今的吸附树脂主要是由苯乙烯系和丙烯酸系的聚合物聚合而成的。其后各种类型的离子交换树脂相继出现、应用技术得到不断改善、应用范围的也得到了不断的扩大[6]。
我国自20 世纪50 年代以来开始着手研究生产和应用离子交换树脂，经过半个多世纪的不断发展，国内常规离子交换树脂的制造和应用技术方面都相对成熟，水平与国外相当。
1.1.2 离子交换作用原理
离子交换树脂的交换原理与溶液中的置换反应相似，离子交换树脂的交换反应与溶液中的置换反应相似，例如：
NaCl+AgNO3⇌AgCl↓+NaNO3
可看作是Ag+置换了溶液中的Na+。利用聚合物骨架上的功能基上可交换的离子在水溶液中能发生离解的性质，如磺酸树脂上可离解出H+，扩散到溶液中,同时，溶液中的同类离子如Na+也能从溶液中扩散到树脂中，两种离子浓度相差较大时，产生一种推动力，使得树脂中的离子与溶液中的离子发生交换作用。浓度差越大,交换速度越快。利用这种浓度差的推动力也可使树脂上可交换离子发生可逆交换反应，如当溶液中的浓度较大时，就可把磺酸树脂上的H+交换下来，当全部被Na+交换后，这时树脂为Na+所饱和。如果把溶液变为浓度较高的酸时,树脂中的Na+被溶液中的H+所置换，树脂恢复成原有的离子型树脂。其他离子交换树脂的交换反应与此反应相似。由于离子交换树脂的可逆交换原理，加上树脂上的功能基对不同的离子的亲和性也不同，使得离子交换树脂应用于多方面。
离子交换的大概过程归纳：溶液中的离子扩散到树脂表面，穿过树脂表面一层静止的液膜进入树脂内部；在树脂内部扩散到树脂上离子基团的近旁；与树脂上的离子进行交换；被交换的离子按与上述相反方向扩散至溶液中[7]。
离子交换树脂的功能基是可离子化的基团，与溶液中的离子进行可逆交换。在特定条件下树脂中的离子可交换成另一种离子：在另一个条件下，树脂中的离子发生逆向交换，使得离子交换树脂恢复成原来的离子形式。离子交换反应发生在树脂内部[8]。
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