离子交换树脂或离子交换聚合物是一种树脂或聚合物充当介质的离子交换。它是一种不溶性基质(或支撑结构),通常呈小(0.25-0.5毫米半径)微珠形式,通常为白色或淡黄色,由有机聚合物基材制成。珠子通常是多孔的,在它们上面和内部提供了很大的表面积来捕获离子。伴随着其他离子的释放而发生,因此该过程称为离子交换。有多种类型的离子交换树脂。大多数商业树脂由聚苯乙烯磺酸盐制成。
离子交换树脂广泛用于不同的分离、纯化和去污过程。常见的例子是水软化和水净化。在许多情况下,离子交换树脂被引入到这样的过程中,作为使用天然或人造沸石的更灵活的替代品。此外,离子交换树脂在生物柴油过滤过程中非常有效。
大多数典型的离子交换树脂基于交联聚苯乙烯。在聚合之后引入实际的离子交换位点。此外,在聚苯乙烯的情况下,交联是通过苯乙烯和少量二乙烯基苯的共聚作用引入的。交联会降低树脂的离子交换能力并延长完成离子交换过程所需的时间,但会提高树脂的坚固性。粒径也会影响树脂参数;较小的颗粒具有较大的外表面,但会在色谱柱过程中造成较大的水头损失。
除了制成珠状材料外,离子交换树脂还可制成膜。这些离子交换膜由高度交联的离子交换树脂制成,允许离子通过,但不允许水通过,用于电渗析。
四种主要类型的离子交换树脂的官能团不同:
强酸性,通常具有磺酸基团,例如聚苯乙烯磺酸钠或聚AMPS,
强碱性,通常以季氨基为特征,例如三甲基铵基团,例如聚APTAC),
弱酸性,通常具有羧酸基团,
弱碱性,通常具有伯氨基、仲氨基和/或叔氨基,例如聚乙烯胺。
特殊的离子交换树脂也是已知的,例如螯合树脂(亚氨基二乙酸、硫脲基树脂等)。