离子交换树脂的应用范围极广,在工业生产和分析化学中经常应用。初级的无机离子交换剂——组成为Na2O·Al2O3·xSiO2·yH2O的人工合成泡沸石——应用到化学分析上至今已有半个多世纪的历史.而各类离子交换树脂及离子交换剂的应用时间则短些.
离子交换树脂具有机械性能好;对于酸、碱及各种溶剂极为稳定;能将各种阳离子进行有效的分离.在分析化学中,对于分离化学性质相似的离子,尤其是混合物中一种或几种组分以痕量存在时更为有效;树脂经洗脱、再生后可循环使用等优点.因此常常作为一种简便有效的分离方法使用.然而离子交换树脂亦存在着它的不足之处,其中最主要的是缺乏选择性,在应用阳离子型树脂时,凡是阳离子都将可能被交换在树脂上.因此,被测阳离子和干扰性阳离子都存在着被交换在树脂上的趋势.尚若在洗脱过程中各种离子间有可能达到分离目的的话,主要是凭借其所谓“交换势”的不同,而不同离子间“交换势”的差异是并不显著的.为此要达到分离目的便不得不在操作技术上加以控制,如选择必要的络合剂以改变溶液中离子存在的状态,使用尽量长的交换柱。减慢流动速度等等.尽管如此,效果并非总是理想的.于是近年来便出现了新型的离子交换剂——螯合树脂和螯合吸着剂——一类将各种具有高选择性的有机试剂的特征基团引入树脂结构之中而成的、具有选择性交换能力的离子交换剂.所谓螯合树脂便是含有能与金属离子形成螯合物的分析功能团的一类呈树脂状的高聚物,为了应用方便起见,现在也常将离子交换体制成膜状、纤维状、纸状或液体等形式,螯合吸着剂便是指含有上述分析功能团、具有选择性交换能力的呈纤维、薄膜以及各种织物形状的高聚物.这类新型的离子交换剂,不仅保持着一般的离子交换树脂所具有的优点,又具备有机试剂所特有的高选择性的特色.我们曾经指出,有机试剂分子通常由助分析团、试剂母体、分析功能团三部分组成,那么,螯合树脂的组成可看作由高聚物母体和分析功能团两大部分结合而成.而含有不同分析功能团的螯合树脂的性质,大致可以从与其相应的有机试剂的分析特性上来作出估计.因此,从有机试剂结构理论出发,可以按照各种不同需要去合成新的螯合树脂,从而能比较简捷有效地解决分析化学中的复杂任务。即性质彼此相似的离子的分离和痕量离子的富集问题.例如,我们在研究各种Schiff碱作为分析试剂的可能性时,曾合成了乙二醛-双-[邻巯基缩苯胺].
这种构型特殊的离子交换树脂与其单分子的有机试剂一样,具有很高的选择性,可用来从海水中选择性地将金离子浓缩富集起来,而不受其他金属离子的干扰.曾用此树脂来富集Neapel海湾的海水中的微量金(每100升海水中可富集得到1.4微克金).据测定,此值正好与此海湾的海水含金量完全一致,换句话说,海水中的金用这种螯合树脂的方法可以100%地得到富集,这一实践为人们开发海洋财富提供了一条新的途径.近年来,由于这类数合吸着剂的优良性能吸引着各国化学工作者,所以具有各种分析功能团的螯合树脂不断问世,各种研究报告接踵而来,介绍螯合树脂的专著也在这几年陆续出版,叙述螯合树脂的综述性资料可参考有关刊物.