離子交換樹脂的功能特性

藥物分離與純化技術(shù)課程

項目4離子交換技術(shù)

2.1離子交換過程理論基礎(chǔ)

———離子交換樹脂的功能特性離子交換樹脂的功能特性

大綱

離子交換劑

離子交換樹脂的分類

離子交換樹脂的理化性質(zhì)離子交換樹脂的功能特性一、離子交換劑

離子交換劑：能夠進行離子交換的物質(zhì)。

離子交換樹脂：是一種不溶于水及一般酸、堿和有機溶劑的有機高分子化合物，它的化學(xué)穩(wěn)定性良好，并且具有離子交換能力，其活性基團一般是多元酸或多元堿。

功能：它能在液相中與帶相同電荷的離子進行交換反應(yīng)，此交換反應(yīng)是可逆的，即可用適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)沖洗，使樹脂恢復(fù)原有狀態(tài)，可供再次利用（再生）。離子交換樹脂的功能特性離子交換樹脂可以分成兩部分：

（1）不能移動的高分子惰性骨架；

（2）

可移動的活性離子，它在樹脂骨架中可以自由進出，從而發(fā)生離子交換現(xiàn)象。離子交換樹脂的功能特性二.離子交換樹脂的分類

離子交換樹脂的分類方法主要有如下四種：（1）按樹脂骨架的主要成分不同可分為：

苯乙烯型樹脂；

丙烯酸型樹脂；

多乙烯多胺-環(huán)氧氯丙烷型樹脂；

酚-醛型樹脂等。離子交換樹脂的功能特性（2）按樹脂骨架的物理結(jié)構(gòu)不同可分為：凝膠型樹脂，也稱微孔樹脂；大網(wǎng)格樹脂，也稱大孔樹脂；均孔樹脂，也稱等孔樹脂。離子交換樹脂的功能特性（3）按活性基團的性質(zhì)不同可分為：陽離子交換樹脂強酸型，帶強酸性活性基團，如：R-SO3-H+、

R-SO3-Na+弱酸型，帶弱酸性活性基團，如：R-COOH陰離子交換樹脂強堿型，帶強堿性活性基團，如：R-N(CH3)3+Cl-、

R-N(CH3)3+OH-弱堿型，帶弱堿性活性基團，如：R-N(CH3)2三、離子交換樹脂的理化性質(zhì)1.外觀和粒度（1）外觀不透明或透明、半透明的球狀顆粒。顏色：乳白、淡黃、棕褐色等。（2）粒度大多數(shù)樹脂為球形顆粒，少數(shù)呈膜狀、棒狀、粉末狀或無定形狀；球形的優(yōu)點是液體流動阻力較小，耐磨性能較好，不易破裂。

樹脂顆粒在溶脹狀態(tài)下直徑的大小即為其粒度。制藥生產(chǎn)一般選用粒度為16～60目占90%以上的球形樹脂。粒度越小，交換速度越快，但流體阻力也會增加。離子交換樹脂的功能特性2.膨脹度當(dāng)把干樹脂浸入水、緩沖溶液或有機溶劑后，由于樹脂上的極性基團強烈吸水，高分子骨架則吸附有機溶劑，使樹脂的體積發(fā)生膨脹，此為樹脂的膨脹性。一般情況下，凝膠樹脂的膨脹度隨交聯(lián)度的增大而減小。在確定樹脂裝柱量時應(yīng)考慮其膨脹性能。離子交換樹脂的功能特性3.交聯(lián)度離子交換樹脂中交聯(lián)劑的含量即為交聯(lián)度，通常用質(zhì)量百分比表示，如1×7樹脂中交聯(lián)劑（二乙烯苯）占合成樹脂總原料的7%。

一般情況下，交聯(lián)度愈高，樹脂的結(jié)構(gòu)愈緊密，溶脹性小，選擇性高，大分子物質(zhì)愈難被交換；

應(yīng)根據(jù)被交換物質(zhì)分子的大小及性質(zhì)選擇合適交聯(lián)度的樹脂。分子交聯(lián)反應(yīng)離子交換樹脂的功能特性4.含水量每克干樹脂吸收水分的質(zhì)量稱為含水量，一般為0.3～0.7g。樹脂的交聯(lián)度愈高，含水量愈低。

干燥的樹脂易破碎，故商品樹脂常以濕態(tài)密封包裝。

干樹脂初次使用前應(yīng)用鹽水浸潤后，再用水逐步稀釋以防止暴脹破碎。弱堿性環(huán)氧系陰離子樹脂弱酸性酚醛系陽離子交換樹脂離子交換樹脂的功能特性5.真密度和視密度單位體積的干樹脂（或濕樹脂）的質(zhì)量稱為干（濕）真密度；

當(dāng)樹脂在柱中堆積時，單位體積的干樹脂（或濕樹脂）的質(zhì)量稱為干（濕）視密度，又稱堆積密度。

樹脂的密度與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，活性基團愈多，濕真密度愈大；交聯(lián)度愈高，濕視密度愈大。

一般情況下，陽離子樹脂比陰離子樹脂的真密度大；凝膠樹脂比相應(yīng)的大孔樹脂視密度大。離子交換樹脂的功能特性6.交換容量單位質(zhì)量干樹脂所能交換離子的量，稱為樹脂的質(zhì)量交換容量，表示為mmol/g干樹脂。

交換容量是表征樹脂活性基數(shù)量或交換能力的重要參數(shù)。

一般情況下，交聯(lián)度愈低，活性基團數(shù)量愈多，則交換容量愈大。離子交換樹脂的功能特性7.穩(wěn)定性（1）化學(xué)穩(wěn)定性

一般陽樹脂比陰樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性更好，陰樹脂中弱堿性樹脂最差。（2）熱穩(wěn)定性

干燥的樹脂受熱易降解破壞。強酸、強堿的鹽型比游離酸（堿）型穩(wěn)定，聚苯乙烯型比酚醛樹脂型穩(wěn)定，陽樹脂比陰樹脂穩(wěn)定。離子交換樹脂的功能特性8.機械強度機械強度是指