阳离子交换树脂.ppt

离子交换树脂,化学工程赵天宝,聚氨酯（PU）蒙脱土（MMT）纳米复合新技术及性能研究与催化剂的制备和应用没有太大的联系，但是其中也会涉及到。在改性蒙脱土的测量当中应用到（阳离子交换容量）CEC测定的方法，有机阳离子交换树脂是一种催化剂。,离子交换树脂一类带有活性基团的网状结构的高分子化合物，如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂。,离子交换树脂的类型,按骨架结构不同：凝胶型(干态无孔，吸水后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、更多的孔)。根据所带的功能基团的特性：阳离子交换树脂（带酸性功能基，能与阳离子进行交换）、阴离子交换树脂（带碱性功能基，能与阴离子进行交换）和其它树脂。,阳离子交换树脂强酸性（聚苯乙烯系），交换基：磺酸SO3H中酸性（聚苯乙烯系）交换基：P=O(OH)2弱酸性（甲基丙烯酸系）交换基：羧基COOH或酚基OH,制备,在共聚物中引入不同的官能团即可制得阳离子树脂和阴离子树脂。如使用硫酸将共聚物中的苯环磺化即可制得强酸型阳离子树脂，而引入羧基则制得弱酸性阳离子树脂。对于强碱性离子树脂则可通过在共聚物中引入季铵基而制得,化学性能,离子交换树脂是一种不溶性的高分子电解质，在水溶液中能发生电离，电离反应分别为：,该电离过程使水溶液呈酸性或碱性，且溶液的pH值也影响树脂离子交换能力，因此在实际操作时，检测pH值很重要。各类树脂有效pH值范围,催化作用与性能,离子交换树脂催化剂作为固体酸、碱催化剂与均相溶液中的硫酸、盐酸、氢氧化钠（钾）这些常规的酸、碱催化剂的作用是一样的。离子交换树脂的催化性能介于低分子量的酸、碱均相体系和无机固体酸、碱催化体系之间。,选择性,离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是不相同的，例如在常温、低浓度水溶液中，树脂对一些常见离子的选择性为：强酸性阳离子交换树脂：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+弱酸性阳离子交换树脂：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+化合价越大的离子被交换（吸附）的能力越强；在同价离子中则优先交换原子序数大的离子,作为催化剂的优点,（1）催化活性可调离子交换树脂能根据不同的应用场合制成不同形状、结构和负载容量的树脂催化剂。大孔树脂的活性基团一般处于大孔的表面上，容易为反应物所接触。,（2）适用于气液相反应，也可用于非水体系离子交换树脂的颗粒状和多孔结构使其适用于气相和液相反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用后需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，同时避免了废酸、碱液体对环境的污染。此外，也避免了使用硫酸时，由于其强的氧化性，脱水性和磺化性引起的不必要的副反应。,（3）可实现生产连续化大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构，其体积受溶剂作用的影响很小。因此，适用于填充柱操作，实现生产连续化。在较低的压力下可以达到较高的流速，并可使用极性差别很大的反应溶剂。,（4）节省建设投资酸性树脂催化剂与低分子酸催化剂相比，酸部位处于树脂的内部，消除了酸与反应器壁的接触，避免了酸对反应器壁腐蚀的麻烦。因此，所用的设备和装置不必选用高度防腐的昂贵材料，从而可以节省建设投资,a:反应条件温和；b:催化剂的孔结构易合成控制，反应界面大。缺点是：a:耐热性（限120以下使用）比无机催化剂低许多，b:酸碱强度比一般的液体强酸、碱要小，所以反应的活性要低于后者。,和一般固体酸、固体碱催化剂相比优点是：,合成化学和石油化学工业在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。甲基叔丁基醚(MTBE)的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。,结论1.采用强酸性阳离子交换树脂催化剂合成乙酸己酯，催化活性高，反应时间短，反应条件温和。2.强酸性阳离子交换树脂性质稳定，价廉易得，易于保存，使用方便。