功能高分子化学 课件 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂.ppt

高分子螯合剂即螯合树脂是功能高分子的一个分支，是一类具有螯合功能基并能从含有金属离子的溶液中有选择地捕集，分离特定金属离子的高分子。 树脂螯合了金属离子后，改变了树脂的力学、热、电、磁等性能。 从结构来看，高分子螯合剂可分为两大类：一类是螯合基团作为高分子的侧基形式出现。图例1 一类是螯合基团包含在高分子主链中。图例2 高分子螯合剂的制备方法主要有两种： 一种是含有螯合基的单体经过加聚，缩聚，逐步聚合或开环聚合等方法制取。图例3 一种是利用合成的或天然的高分子，通过高分子化学反应引入具有螯合功能 的侧基来合成高分子螯合剂。图例4 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 1.1 配位原子为氧的高分子螯合剂 醇类 最简单的是聚乙烯醇PVA，它能与Cu2+、Ni2+、Co3+、Fe2+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等离子形成螯合物，与Cu2+、Fe2+、Ti3+、的螯合物特别稳定。 稳定常数：Co3+ Ni2+ Zn2+ Cu2+ 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 β-二酮 图例6 主链具有β-二酮结构的高分子螯合剂与Cu2+离子的螯合物可以催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子螯合剂也可与Cu2+离子形成螯合物，并可催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子与ZrO4+、UO22+、Cr3+、Ce3+、Cu2+的螯合物，对焦磷酸钠水解反应的催化活性，在60 oC，pH=4时，按下列顺序递降： ZrO4+ UO22+ Cr3+ ≈ Ce3+ ≈ Cu2+ 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 β-酮酸酯 图例7 β-酮酸酯类聚合物可以与Fe3+离子形成红色的高分子螯合物，一些β-酮酸酯类聚合物可以与如下离子形成螯合物： Th4+、Ce3+、Ca2+、UO2 2+ 、Al3+ 、Cu2+ 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 酚，水杨酸 图例8 酚类聚合物对Cu2+、Ni2+的吸附容量一般低于理论值，多数数值选择吸附Ni2+离子； 聚（3-溴-4-羟基）苯乙烯完全吸附Ni2+离子； 聚（3-氨基-4-羟基）苯乙烯和聚（3-羟亚胺甲基-4-羟基）苯乙烯选择吸附Cu2+离子。 水杨酸-甲醛树脂对下列离子具有选择吸附性： Fe3+、UO22 + 、Cu2 +、Mn2 + 侧链含水杨酸结构树脂可与Fe3 + 离子螯合，形成红棕色高分子螯合物。 第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 羧酸 图例9 1.2 配位原子为氮的高分子螯合剂 胺 图例10 把2-甲基-2- 恶唑啉接枝在交链的氯甲基化聚苯乙烯树脂上，经水解所得高分子螯合剂，pH值在2~6范围内对Hg2+、Cu2+、Ca2+有良好的吸附性。 pH=6时，对Hg2+、Cu2+、Ca2+ 的吸附容量分别为4.8、4.6、3.6 mmol/g树脂。 肟 图例11 树脂16与Fe2+、Co2+、Ni2+的螯合物具有特殊的功能，能可逆地吸附氧气，镍的螯合物甚至能可逆吸附一氧化碳。 席夫碱 图例12 树脂17可与Ni2+、Co2+、Cu2+、UO22+螯合。R为（CH2）4时，电导率等于1.3 × 10-13 S/m。与Ni2+的螯合物电导率上升到2.4 × 10-8 S/m，具半导体特性。 羟肟酸 图例13 树脂20及其类似物与Cu2+的螯合物能催化过氧化氢分解，催化活性232221。22的催化活性随着分子量的增大而增大。 侧链含羟肟酸基团螯合剂可与下列离子螯合： Fe2 +、MoO22 +、Ti4 +、Hg2 +、Cu2 + 、 UO22+ 、Ce4 + 、Ag + 、Ca 2+ 与VO2+ 、Fe3 + 的螯合物分别呈深紫色和红紫色。 酰肼，草酰胺 图例14 树脂25对Zn2+离子的吸附容量为22.2 g/L树脂，因此可从Na+、Zn2 + 、Ca2 + 离子溶液中分离Zn2+离子。 主链中含酰肼结构的高分子螯合剂与Cu2 + 、Ni2 + 、Co2 + 的螯合物，在25~30