離子交換劑分為無(wú)機(jī)質(zhì)和有機(jī)質(zhì)兩類。無(wú)機(jī)質(zhì)主要是沸石,有機(jī)質(zhì)有磺化煤和離子交換樹脂。沸石有天然沸石和合成沸石。天然沸石是最早應(yīng)用的無(wú)機(jī)離子交換劑,是含有水的鈉、鈣以及鋇、鍶、鉀等硅鋁酸的鹽類。色淺,具玻璃光澤,是陽(yáng)離子交換劑。除天然產(chǎn)品外,也有人工制成的合成沸石。它的交換容量低,在酸中不穩(wěn)定,不能作氫離子交換,曾用于水的軟化。由于無(wú)機(jī)離子交換劑耐高溫和輻照,研制出鋯氧、鉻氧和鈦氧等的磷酸鹽或鎢酸鹽構(gòu)成的陽(yáng)離子交換劑,它們的交換容量高,應(yīng)用于核工業(yè)中。
磺化煤 是煙煤用濃硫酸磺化的產(chǎn)物,是陽(yáng)離子交換劑,含有磺酸基、羧基和酚羥基,用于水的脫堿軟化?;腔簝r(jià)廉,但性能隨煤種而異,交換容量較低,性脆易碎,不耐磨耗。
離子交換樹脂 大都是苯乙烯與二乙烯苯的共聚物(見聚合物),也有的是丙烯酸系的共聚物或苯酚甲醛的縮聚物。離子交換樹脂按它的交換基團(tuán)分成陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類:陽(yáng)離子交換樹脂又分為強(qiáng)酸性與弱酸性,前者具有的磺酸基交換基團(tuán),適用于所有的酸性溶液,后者則是羧基、膦酸基或酚羥基,僅能用于中性至堿性溶液,但交換容量大,容易再生。陰離子交換樹脂又分為強(qiáng)堿性與弱堿性,前者帶有季胺基,適用于所有堿度的溶液,還能交換吸附弱酸;后者帶有叔胺基或仲胺基,僅能用于中性至酸性溶液,但交換容量大,容易再生。離子交換樹脂按物理結(jié)構(gòu)又分為凝膠型和大孔型,前者是外觀透明的均相凝膠結(jié)構(gòu),離子通過基體的大分子鏈間孔隙,才能擴(kuò)散到交換基團(tuán)附近,只適用于交換一般無(wú)機(jī)離子。此外,還有大孔離子交換樹脂,在它的顆粒內(nèi)有毛細(xì)孔道,具有非均相凝膠結(jié)構(gòu),適用于交換分子量較大的有機(jī)離子。近年為適應(yīng)生物化學(xué)工程的需要,在葡聚糖或纖維素上引入交換基團(tuán),用于提取多肽、核酸等物質(zhì)。