第2章吸附分离功能高分子2-1.ppt

第2章 吸附分离功能高分子 杨珊 渭南师范学院 化学与环境学院 2016.05 吸附分离功能高分子材料 又称为高分子吸附剂或高分子树脂，是功能高分子材料的一个重要分支。它利用高分子材料与被吸附物质之间的各种相互作用，使其发生暂时或永久性结合，从而发生各种功能的材料。 目录 2.1 概述 2.2 吸附树脂 2.3 离子交换树脂 2.4 螯合树脂 2.5 高吸水树脂 2.6 高吸油树脂 吸附分离功能高分子的发展简史 2.1 概述 基本概念 吸附按机理分类： 化学吸附：离子键、共价键、配位键 物理吸附：范德华力、偶极偶极相互作用、氢键 亲和吸附：抗原-抗体、配体-受体、酶-底物、互补DNA链等特异性相互作用 吸附剂的分类 高分子吸附剂的分类（7） 非离子型的高分子吸附树脂 离子型的的高分子吸附树脂 金属离子配位型的螯合树脂 亲水性的高分子吸水剂 亲油性的高分子吸油剂 离子交换膜（第8章） 高分子电解质絮凝剂（不讲） 高分子吸附剂的优势（4）： 性能可调：在聚合物骨架内可以通过化学或物理作用引入不同结构与性能的基团进行改性，从而得到本体性能与表面性能均十分优异的各种用途的吸附剂 吸附面积可调：通过调整制备工艺，可以制作各种规格的多孔性材料，是吸附剂有效吸附面积大大增加 溶胀利于吸附：具有一定交联度的聚合物在溶剂中溶胀后，充分扩张的三维结构又为吸附的动力学过程提供便利 条件 综合性能优越：强度高，寿命长，耐氧化，耐辐射，耐热，易再生和回收 2.1.1 影响吸附分离功能的因素(3) 2.2.4 吸附树脂的应用 （1）有机物的分离 由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。 （2）在医疗卫生中的应用 吸附树脂可作为血液的清洗剂。这方面的应用研究正在开展，已有抢救安眠药中毒病人的成功例子。 （3）药物的分离提取 在红霉索、丝裂霉素、头孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附树脂提取法。由于吸附树脂不受溶液pH值的影响，不必调整抗菌素发酵液的pH值，因此不会造成酸、碱对发酵液活性的破坏。 用吸附树脂对中草药中有效成分的提取研究工作正在开展，在人参皂甙、绞股兰、甜叶菊等的提取中已取得卓著的成绩。 （4）在制酒工业中的应用 酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因 此当制备低度白酒时，需向高度酒中加水稀释。随着 高级脂肪酸脂类溶解度的降低，容易析出而呈浑浊现 象，影响酒的外观。吸附树脂可选择性地吸附酒中分 子较大或极性较强的物质，较小或极性软弱的分子不 被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙 酯等分子较大的物质被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙 酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被吸 附而存留，达到分离、纯化的目的。 * * 吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。从广义上讲，吸附分离功能高分子还应该包括高分子分离膜材料。但由于高分子分离膜在材料形式、分离原理和应用领域有其特殊性，因此将在第8章中详细介绍。 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。 离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其历史可追溯到上世纪30年代。1935年英国Adams和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史 离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既简便又节约能源。因此根据Adams和Holmes的发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产并在水的脱盐中得到了应用。 1944年 D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。 此后，Dow化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm Hass公司的Kunin等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史 离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是大孔型树脂的开发。20世纪50年代末，国内外