改性阳离子交换树脂应用研究进展.pdf

第45卷第6期
化工技术
开发
Vol45 N
2016年6月
Technology Development of Chemical Induslry
Jum.2016
改性阳离子交换树脂应用研究进展
周育辉,黄秋香,向柏霖,陈桂
(怀化学院化学与材料工程学院,湖南怀化418000
摘要:强酸性阳离子交換树脂耐高温性能差,酸强度较低,故需对其进行改性。改性阳离子交换树脂作为固
体酸催化剂或吸附剂等具有后处理方便、处理效率高和重复利用率高等优点。本文综述了改性阳离子交换树脂在有
机合成(酯化反应、缩睦、缩酮反应、醚化反应、酚类合成)、废水处理及分离提纯等方面的应用,指出了改性阳离
子交换树脂的不足,展望了改性阳离子」交换树脂在有机催化和吸附剂等领域的发展趋势。
关键词:阳离子交换树脂;改性;催化剂;吸附剂
中图分类号:TQ425.231
文献标识码
文章编号:167199052016060043-06
强酸性阳离子交换树脂是目前常用的离子交换达9.3%。周慧等?用硫酸镓改性阳离子交换树
树脂之一,其主要交换基团为磺酸基(-SO)H),作为脂催化合成异丁酸异戊酯,最佳反应条件下其收率
固体酸催化剂和吸附剂,可以重复使用,它的开发与可达97.0%。
应用已取得较大进展。相比单纯的阳离子交换
张萌萌等以柠檬酸和正丁醇为原料,SnCl
树脂,改性阳离子交换树脂催化性能和吸附性能明改性阳离子交换树脂为催化剂合成柠檬酸三丁
显要高,且重复使用的效率也相对提高,是一类环境最佳反成条件下柠檬三丁階的产率可达97.3%,
友好型催化剂和吸附剂,许多特定用途的阳离子交该催化剂不经任何处理重复使用8次后,产率仍为
換树脂己经商品化。本文主要介绍改性阳离子96%。李巧玲?以乙酸和甲醇为原料,金属离子改
交换树脂在有机合成(酯化反应、缩醛、缩酮反应、醚性阳离子交换树脂为催化剂合成乙酸甲酯,最佳反
化反成、酚类合成等)、废水处理、分离提纯等方面的立条件下乙酸转化率可达88.48%。李运山?以乙
用
醇和丁二酸为原料,金属负载型阳离子交换树脂
1有机合成
为催化剂合成琥珀酸单乙時,最佳反应条件下乙酸
正丁产率达93%以上
化反应
张风等叫以732型阳离子交换树脂和/nCl2
传统法酯化反应常以浓硫梭为催化剂,副反应收性树脂为催化剂对生物油进行催化酯化改质,在
多,设备腐蚀严重,废液较多。采用固体酸改性阳离
相同实验条件下ZnCl2改性树脂和732型树脂催
子交换树脂作催化剂用于化反应,催化剂重复
化乙酸的转化率分别为70.11%和62.31%,改性树
用率高,设备腐蚀性小,后处理简便.已得到广泛成比未改性树脂催化活性有较大提高,日其重复性
较好,生物油性能得到明显提高。任景涛等用
用
陈丹云等用硫酸镓改性阳离子交换树脂为Sn(Cl改性聚苯乙烯磺酸树脂制各酯化催化剂,其在
階化催化剂,合成食用香料昇丁酸异丁酯,最佳反
连续分水条件下可保持稳定高效的催化效果,乙酸
条件下其收率可达93.9%。该催化剂经简单烘干厚转化率可达98.56%,几重复多次使用,催化性能基
生处理就有良好的重复使用性,第7次使用收率仍本不变。
可达83.6%。张霞?用硫酸高铈改性阳离子交换树
赵文军等采用液固溶剂法以磺酸型离子交
脂催化合成?成酸丁,最佳反应条件下其收率
换树脂为载体,无水乙醇为溶剂,负载三氯化铁制
备成固体酸催化剂用于催化乳酸铵与丁醇的化
基金项目:怀化学院校级课题项目(HHUY214-(01),怀化学院人学生研究性学习和创新性计划项目
通讯联系人:陈桂(1986-、男,湖南常德人,讲师,从事固体酸催化剂的制备及应用,E-mail:chenouinn(Q163.com
收稿日期:2016-04-18
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化工技术与开发
第45卷
反应,其酯化率可达9%.1%,明显高于未改性树脂和药、燃料、农药精细化学品合成等化学工业中有很多
FeCL,并可重复使用。
独特用途,将改性阳离子交换树脂应用于醚化反应
李建伟等采用离子交换制备了 Tewis F酸改也有诸多文献报道。
性強酸型阳离子树脂催化剂用于乙酸异戊酯的
陈维等?将SnCl4与大孔阳离子交换树脂上
成,最佳反应条件下其产率达83.8%,该催化剂具有的磺酸基团发生络合反应,制得SnCl4改性树脂用
lewis酸的高效催化活性,具有一定的可重复使用、于合成中基仲丁基醚反成,最佳反应条件下正丁烯
绿色环保的优点。蓝平等以冰乙酸和正丙醇为转化率可达7.23%。施敏浩等在固定床管式反
原料,用强酸性阳离子交换树脂负载金属离了作为应器中,以改性大孔阳离子交换树脂为催化剂,系统
催化剂制备乙酸正丙脂,负载错离子的催化性能最地研究了甲醛与甲醇缩醛化工艺条件,最佳反应条
好,最佳反应条件下乙酸转化率可达68.79%。
件下甲醇转化率为69.72%
李瑞海叫发明了一种以无水SnC!l4改性阳离
刘小兵等制备了系列用于以甲醇、甲醛和
了交换树脂为催化剂制备柠檬酸三丁阳的方法,一多聚甲醛为原料合成聚甲氧基二甲迷(PODE)的
水柠檬酸、正丁醇和SnCl4改性树脂催化剂进行喘SnCl改性人孔阳离子交换树脂催化剂,SnC,改性
化反成,柠檬酸反应转化率可达98%以上,反应条催化剂酸强度降低.酸性中心数量有所增加,最反
件温和,催化剂可重复循环使用,污染小
应条件下甲醇转化率和日标产物PODE3っ选择性分
刘艳秋等采用浸渍法对酸型阳离了交换别为41.10%和29.74%。
树脂进行负载改性,MgSO与树脂的磺酸基团发生
1.4酚类合成
配位,形成新的催化活性中心,MgSO4的最佳负载量
为5%,比未改性树脂的活性提高了30.1%,且改性
酚类化合物是一类重要的化工原料,可制造染
树脂重复使用5次后催化性能仍较稳定。
料、药物、醛树脂、胶粘剂等。收性阳离子交换树
1.2缩醛、缩酮反应
脂用于催化合成酚类的文献报道也较多。
T. Terajima等发明了一种新的具有磷胶盐结
缩醛、缩类化合物是一类重要的化工产品,阳构的巯基改性树脂催化剂用于酮类反应制备双酚化
离了交换树脂可有效催化此类反应,但其存在耐热合物,实验证明其具有非常高的活性,日较传统改性
性和稳定性都不好的问题,一般对其进行改性片用树脂具有更高的选择性。
于此类缩合反成,改性阳离子父换树脂具有催化活
王丽丽以苯酚和丙酮为原料, Te wis p酸改性
性好、重复利用率高等优点。
阳离子交换树脂催化合成双鼢A,最仹反应条件下
王志完等将大孔阳离子交换树脂的破酸基催化剂重复利用5次后,双酚A产率仍可达67%左
闭与TiC络合,应用于合成甲缩醛反应体系,在相右,选择性为92%。马少波等分别用4种不同结
同实验条件下,合成中缩筐的反应收率比改性前最构的疏基试剂对主催化剂改性,其中NN-二甲基
大提高了13.5%,催化剂重复使用6次,催化活性无巯基丙胺对双岭A催化剂收性效果最佳,其丙酮
明显降低。
转化率大于91%,双酚A选择性大于97%。Wang
徐斌等叫采用乙二胶对磺酸型阳离子交换树B:o-he等以7ncC2改性阳离了交换树脂为催化
脂进行胺化改性,用于催化环已自缩合反应、环已剂用于合成双酚A,改性树脂较末改性