離子交換樹脂

陰離子交換樹脂的合成（三）

2022-10-26

在陰離子交換樹脂中，季銨基強(qiáng)堿性樹脂的產(chǎn)量最大。主要品種是含一N+(CH3)3的、交聯(lián)度為7或8的凝膠型樹脂，稱為強(qiáng)堿I型。另一種含一N+(CH3)2CH2CH2OH基的離子交換樹脂，稱強(qiáng)堿II型。強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂可以去除水中包括硅酸根、有機(jī)酸根在內(nèi)的所有陰離子，主要用于純水制備。從應(yīng)用的角度來說，要求這類離子交換樹脂具有較高的體積交換量，較好的離子交換動力學(xué)性能，合適的粒度分布和較高的機(jī)械強(qiáng)度。除此之外，還有一些不同用途的低交聯(lián)度(4%DVB)的凝膠型和較高交聯(lián)度(8%~12%DVB)的大孔型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。

不同結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚苯乙烯球體，經(jīng)氯甲基化后，用三甲胺胺化便得到強(qiáng)堿I型的樹脂。該反應(yīng)可在30℃左右順利進(jìn)行。但需加入適當(dāng)溶劑，如苯、乙烷、四氯化碳、二氧六環(huán)、丙酮、乙醇等，否則不僅胺化速度較慢，還可能發(fā)生交聯(lián)副反應(yīng)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，可以采用三甲胺水溶液，也可使用三甲胺鹽酸鹽。在以三甲胺鹽酸鹽進(jìn)行胺化時，往體系中慢慢加入NaOH溶液，使三甲胺逐步游離出米進(jìn)行反應(yīng)，可在16h 左右完成。

以同樣的方式，用二甲基乙醇胺進(jìn)行胺化，可得到強(qiáng)堿II型陰離子交換樹脂。

交聯(lián)度對凝膠型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的性能有極大的影響。低交聯(lián)樹脂在水中的溶脹度大，網(wǎng)孔也大，有利于體積較大的有機(jī)離子的交換。但這種樹脂的體積交換量較小，強(qiáng)度也差。特別是轉(zhuǎn)型(如OH->C1一)時的體積變化較大，會影響操作過程和使用壽命。交聯(lián)度過高時，樹脂的結(jié)構(gòu)過于緊密，往往使氯甲基化的程度降低，交換量下降，對有機(jī)離子的交換速度和交換量會顯著地變小。

胺化過程對凝膠樹脂的強(qiáng)度有較大的影響。為防止樹脂破裂，一般在胺化介質(zhì)中加入適量的NaCl。三甲胺或（NaOH)也要采取逐步(或分批)加入的方式，并在反應(yīng)完成之后慢慢加水稀釋，洗去殘余的三甲胺。

除三甲胺外，三乙胺、三丁胺、二甲基丙醇胺、甲基二乙醇胺、二辛基乙醇胺等也可用于氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯的季銨化反應(yīng)。只是由于這些胺的體積較大，胺化反應(yīng)難于進(jìn)行得完全，胺化產(chǎn)物的離子交換性能也必然會受到基團(tuán)位阻的影響，因此并未在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。商品樹脂AmberliteIRA-400、Dowex-1及國產(chǎn)的201等均是用三甲胺胺化的產(chǎn)品，Amberlite IRA-410、Dowex-2及國產(chǎn)的202為二甲基乙醇胺胺化的II型樹脂。

大孔樹脂的胺化方法與凝膠樹脂相似。胺化反應(yīng)的速度(加料的速度)可以快一些，并且即使在反應(yīng)介質(zhì)中不加NaCl也不致于引起球體碎裂。