耐高温强碱阴离子交换树脂研究进展

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1、___________________________________________________________________________________www.paper.edu.cn耐高温强碱阴离子交换树脂研究进展12范云鸽肖国林1.南开大学高分子化学研究所，天津300071；2.华中科技大学环境科学研究所，武汉430074E-mailfanyunge@nankai.edu.cn摘要：羟型强碱阴离子交换树脂的最高使用温度一般为60℃，三菱化学公司研究制备了能耐受100℃高温的强碱阴离子交换树脂；本文对近年来强碱阴离子交换树脂在热稳定性方面的改

2、进及提高作简要概述。关键词：强碱阴离子交换树脂热稳定性耐高温强碱阴离子交换树脂主要用于水处理，还在物质的净化、浓缩、分离、物质离子组成的转变、物质的脱色以及催化剂等方面有着广泛的用途，但强碱阴离子交换树脂特别是羟型树脂的使用温度仅限于60℃以下,这样就限制了强碱阴离子交换树脂的应用范围.近年来,人们对强碱阴离子交换树脂的热稳定性进行了相当广泛的研究及改进.本文就耐高温强碱阴离子交换树脂近年的研究作简要概述。1强碱阴离子交换树脂的结构及耐热性能强碱阴离子交换树脂是一类显示阴离子交换功能的高分子材料,在交联结构高分子基体上以化学键结合着许多季胺交换基团，树脂在水

3、中可按如下形式解离+R1+R1RNROH--2RNR2+OHR3R3其碱性较强而相当于一般季胺碱，它在酸性、中性甚至碱性介质中都可显示离子交换功能。即有：(1)中和反应R____N+OH-+-R____+-+HClNCl+H2O(2)中性盐分解反应R____N+OH-+-____+-+-+NaClRNCl+NaOH(3)复分解反应___________________________________________________________________________________中国科技论文在线www.paper.edu.cnR____N+-+

4、-____+-+-Cl+NaBrRNBr+NaCl____N+-+2-____+2-+-R(Cl)2+Na2SO4R(N)2SO4+2NaCl1.1常用强碱阴离子交换树脂及其制备方法常用的强碱阴离子交换树脂是用苯乙烯-二乙烯苯共聚球粒经氯甲基化反应后得到氯球，然后与叔胺反应而得到；当用三甲胺胺化时，得到强碱I型阴离子交换树脂；用二甲基乙醇胺胺化，得到II型强碱阴离子交换树脂；而用丙醇胺胺化即可得强碱III型树脂。+-+-+-PCH2N(CH3)3OHPCH2N(CH3)2OHPCH2N(CH3)2OHCH2CH2OHCH2CH2CH2OH强碱I型强碱II型强

5、碱III型它们的碱性都很强，不仅可以交换一般无机酸根离子，也可以交换吸附硅酸、醋酸那样的弱酸。另一种为苯环与胺基直接相连的树脂：H2NO3[H]RXNR+-NO2NH23OH硝化还原季胺化但这种树脂的碱性较弱，热稳定性较差。还有聚丙烯酸系的强碱阴离子交换树脂，它们的制备过程如下：聚合H2NCH2(CH2)nCH2N(CH3)2RCH=CHCOOMe+DVBCOOMe胺解COONHCH2(CH2)nCH2N(CH3)2季胺化COONHCH(CH)nCHN(+CH)X-22233或：共聚RCH=CHCOO(CH2)3N(CH3)3Cl+交联剂COO(CH2)3N

6、(CH3)3Cl与聚苯乙烯强碱阴离子交换树脂比较，聚丙烯酸系的强碱阴离子交换树脂抗污染性能特别好，更适用于处理含有机物及色素较多的溶液，但其热稳定性不如聚苯乙烯系树脂。还有一类聚乙烯吡啶系强碱阴离子交换树脂，前苏联研究合成了一系列以吡啶及其衍生物为基础的离子交换树脂，这种树脂的特点是化学稳定性、热稳定性及辐射稳定性较高，其合成示意如下：___________________________________________________________________________________中国科技论文在线www.paper.edu.cnCH=CH2

7、聚合RXN+RX-+DVBN季胺化N〔1〕聚乙烯吡啶系列树脂虽有较好的热稳定性和化学稳定性，但它的热分解不按Hofmann型机理进行，在氧的存在下，可能转化成无活性的N-烷基吡啶酮。因此其最高使用温度与聚苯乙烯型的相差不多。1.2强碱阴离子交换树脂的耐热性能耐热性能表示树脂在受热时保持其理化性能的能力，通过对耐热性能的研究，可以确定（1）树脂长期使用的允许温度，（2）不同离子形式时树脂耐热性的差别，（3）树脂结构与耐热性能的关系，（4）热分解产物强碱阴离子交换树脂受热后的变化主要是基团的脱落和强碱基的降解。实际的测定表明，在一定受热条件下，部分强碱基变为弱碱

8、基团，部分脱落，因此交换容量和碱性往往同时降低，热降