吸附分离功能高分子课件.ppt

第3章 吸附分离功能高分子 目录 3.1 概述 3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法 3.3 离子交换树脂及吸附树脂的功能 3.4 离子交换树脂和吸附树脂的应用 3.1 概述 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史 3.1.2 离子交换树脂和吸附树脂的结构 1. 离子交换树脂的结构 带有可离子化基团的三维网状高分子材料，一般为颗粒状，溶解性较差。 性能： ?高机械强度 ?高交换容量 ?足够的亲水性 ?有足够大的凝胶孔或大孔结构 ?高的耐热稳定性和化学稳定性 ?高的渗透稳定性。 2. 吸附树脂的结构 一般是直径为0.3～1.0mm的小圆球，表面光滑，有乳白色、浅黄色或深褐色。有较高的强度，有一定溶胀性，干燥收缩。 吸附树脂内部结构很复杂。内部像一堆葡萄微球，葡萄珠之间有许多空隙。 3.1.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类 1. 离子交换树脂和吸附树脂的分类 （1） (2)吸附树脂的分类 按其化学结构分 ?非极性吸附树脂 树脂中电荷分布均匀，不存在极性基团。代表性产品为苯乙烯和二乙烯苯聚合树脂。 ?中极性吸附树脂 分子结构中存在酯基一类的极性基团 ?极性吸附树脂 有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团 ?强极性吸附树脂 含有极性很强的基团，如吡啶基、氨基等。 按吸附树脂的孔径大小和外观形状还有微孔型（凝胶型）、大孔型、米花型和大网状型之分。以大孔型的应用最为普遍。 3.1.4 离子交换树脂的命名 各类离子交换树脂的具体编号为： 001——099 强酸型阳离子交换树脂 100——199 弱酸型阳离子交换树脂 200——299 强碱型阴离子交换树脂 300——399 弱碱型阴离子交换树脂 400——499 螯合型离子交换树脂 500——599 两性型离子交换树脂 600——699 氧化还原型离子交换树脂 3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法 3.2.1 凝胶型离子交换树脂 制备过程：首先合成一种维网状结构的大分子，然后在大分子上连接离子交换基团。 （1）强酸型阳离子交换树脂的制备 绝大多数为聚苯乙烯系骨架，采用自由基悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交换基团。 聚苯乙烯系骨架的合成如下: (2)弱酸型阳离子交换树脂的制备 骨架多为聚丙烯酸系骨架，可用带有功能基的单体直接聚合而成。 (3)强碱型阴离子交换树脂的制备 主要以季氨基作为离子交换基团，以聚苯乙烯作骨架。 制备方法：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化，然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与各种胺进行氨基化反应。 (4)弱碱型阴离子交换树脂的制备 制备：用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化反应。 利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应，可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。 方程式中n可为1、2、3 3.2.2 大孔型离子交换树脂 其在凝胶型离子交换树脂的基础上制备的，特点是在树脂内部存在大量不会消失的毛细孔。 缺点： 在干态和非水系统中不能使用的缺点外，还会产生“中毒”现象。 “中毒”现象是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共聚特性造成的。前期主要消耗二乙烯苯，而后期主要是苯乙烯的自聚。形成的球状树脂为外疏内密的结构。 大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本相同。但有两个最大的不同之处：一是二乙烯苯含量增加到85%以上；二是在制备中加入致孔剂。 致孔剂可分为两大类：一类为聚合物的良溶剂，以称为溶胀剂；另一类为聚合物的不良溶剂，即单体的溶剂，聚合物的沉淀剂。 如果在树脂上连接上各种交换基团，就得到各种规格的大孔型离子交换树脂。 3.2.3 其他类型的离子交换树脂 1. 螯合树脂 利用螯合树脂既有离子键又有共价键的特点来分离重金属、贵金属。 从结构上分类，螯合树脂有侧链型和主链型两类。从原料来分类，则可分为天然的和人工合成的两类。 螯合树脂最常用的品种 （1）氨基羧酸类（EDTA类） 乙二胺四乙酸（EDTA）能在不同条件下与不同的金属离子配合，且有很好的选择性。 （2）肟类 肟类化合物能与金属镍形成配合物。在树脂骨架中引入二肟基团形成肟类螯合树脂，对镍等金属有特殊的吸附性。 （3）8-羟基喹啉类 将 8-羟基喹啉引入高分子骨架中，就形成具有特殊配合能力的8-羟基喹啉螯合树脂。 ①由含8-羟基喹啉的烯类单体聚合获得 能选择吸附的贵金属离子有Cr2+、Ni2+、Zn2+等，且吸附量高达2.39-2.99mmol/g。 ②利用聚苯乙