吸附树脂及其应用

1、关于吸附树脂及其关于吸附树脂及其应用应用现在学习的是第一页，共21页主要内容主要内容吸附树脂的概述1吸附树脂的分类2影响吸附性能的因素3吸附树脂的应用4吸附树脂的应用特点5现在学习的是第二页，共21页1.1. 吸附树脂的概述吸附树脂的概述v 吸附树脂吸附树脂（adsorption resinadsorption resin）又称树脂吸）又称树脂吸附剂，是在离子交换树脂的基础上发展起来的。附剂，是在离子交换树脂的基础上发展起来的。吸附树脂是一种吸附树脂是一种不含不含离子交换基团的离子交换基团的高交联度体高交联度体型高分子珠粒型高分子珠粒，其内部拥有许多分子水平的，其内部拥有许多分子水平的孔道孔道

2、，提供，提供扩散通道扩散通道和和吸附场所吸附场所。v 2020世纪世纪7070年代以来，随着大孔离子交换树脂年代以来，随着大孔离子交换树脂的发展，的发展，大孔吸附树脂大孔吸附树脂应运而生。它是以苯乙烯应运而生。它是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体，加入二乙烯苯为交联剂，甲和丙烯酸酯为单体，加入二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯为致孔剂，它们相互交联聚合形成了苯、二甲苯为致孔剂，它们相互交联聚合形成了多多孔骨架结构孔骨架结构。现在学习的是第三页，共21页吸附树脂的特点和作用吸附树脂的特点和作用 树脂本身由于依靠它和被吸附的分子（吸附树脂本身由于依靠它和被吸附的分子（吸附质）之间的质）之间的范德华力范德华力和

3、和氢键作用氢键作用，具有，具有吸附性吸附性，又，又因具有网状结构和因具有网状结构和很高很高的的比表面积比表面积，而有，而有筛选性能筛选性能，能从溶液中有选择地吸附有机物质，使有机化合，能从溶液中有选择地吸附有机物质，使有机化合物根据吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱物根据吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱而分开，达到而分开，达到分离分离、纯化纯化、除杂除杂、浓缩浓缩等不同目的等不同目的。 吸附树脂的吸附树脂的特点特点是是容易再生容易再生，可反复使用可反复使用。其他不同之处在于，吸附树脂的化学结构和物理结其他不同之处在于，吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制，根据不同需要可合

4、成出构可以较容易地人为控制，根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂，因此，吸附树脂品种多，结构和性能不同的树脂，因此，吸附树脂品种多，应用范围广。应用范围广。现在学习的是第四页，共21页2.2.吸附树脂的分类吸附树脂的分类v按树脂极性不同，吸附树脂可分为：按树脂极性不同，吸附树脂可分为：非极性树脂中极性树脂极性树脂强极性树脂烃类有机物，如：聚苯乙烯等带酯基的聚合物，如：聚丙烯酸酯带有酰胺基等的聚合物，如聚丙烯酰胺等含有氧化氮、吡啶基等的聚合物现在学习的是第五页，共21页分类分类 非极性吸附树脂非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合是由偶极距很小的单体聚合而成，不含任何功能基团，孔表的疏水性较

5、强，可而成，不含任何功能基团，孔表的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，最机物，最适用于适用于从极性溶剂从极性溶剂( (如水如水) )中吸附非极性中吸附非极性物质。物质。 中极性吸附树脂中极性吸附树脂含有酯基，其含有酯基，其表面兼有疏水表面兼有疏水和亲水部分和亲水部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。 极性树脂极性树脂含有酰胺基、氰基、酚羟基等极性含有酰胺基、氰基、酚羟基等极性功能基，它们通过功能基，它们通过静电相互作用静电

6、相互作用吸附极性物质。吸附极性物质。现在学习的是第六页，共21页3. 3. 影响吸附性能的因素影响吸附性能的因素 吸附树脂的物理结构和化学结构对吸附树脂的物理结构和化学结构对吸附性能吸附性能的影响表现在以下几个方面：的影响表现在以下几个方面：孔径比表面积孔容孔径分布形成氢键或电子转移络合物极性相近原则影响因素现在学习的是第七页，共21页1 1、比表面积、比表面积 在保证良好扩散的条件下，树脂的在保证良好扩散的条件下，树脂的比表面积比表面积越大，吸附量越高越大，吸附量越高。2 2、孔径、孔径 一般树脂的一般树脂的孔径越大孔径越大，吸附质分子在孔内的，吸附质分子在孔内的扩散速度就越大扩散速度就越大

7、，越有利于达到吸附平衡，但是，越有利于达到吸附平衡，但是，孔径过大会孔径过大会降低比表面积降低比表面积。经验表明，当吸附剂。经验表明，当吸附剂孔孔径与吸附质分子的直径径与吸附质分子的直径比为比为6:16:1左右时，吸附性能左右时，吸附性能最佳。最佳。现在学习的是第八页，共21页3 3、孔容、孔容 当孔径固定时，比表面积与孔容成正比，所当孔径固定时，比表面积与孔容成正比，所以随着以随着孔容的增加，树脂的吸附量增加孔容的增加，树脂的吸附量增加。4 4、孔径分布、孔径分布 孔径的分布的情况对吸附量有影响。若孔径孔径的分布的情况对吸附量有影响。若孔径分布很宽，则小孔部分可能由于受吸附质分子扩散分布很宽

8、，则小孔部分可能由于受吸附质分子扩散速度的限制而不能充分利用，并且大孔部分将使树速度的限制而不能充分利用，并且大孔部分将使树脂的比表面积下降。所以脂的比表面积下降。所以树脂的孔径分布越窄，吸树脂的孔径分布越窄，吸附性能越好附性能越好。现在学习的是第九页，共21页5 5、极性相近原则、极性相近原则 和通常的吸附规律一样，和通常的吸附规律一样，极性树脂较易吸附极性树脂较易吸附极性物质极性物质，非极性树脂较易吸附非极性物质非极性树脂较易吸附非极性物质。6 6、形成氢键或电子转移络合物、形成氢键或电子转移络合物 如果树脂上的基团与吸附质分子之间可形成如果树脂上的基团与吸附质分子之间可形成氢键或电子转移

9、络合物氢键或电子转移络合物，则有，则有强的吸附作用强的吸附作用，此时，此时的吸附力主要为的吸附力主要为化学力化学力（氢键及电荷转移为弱化学（氢键及电荷转移为弱化学力）。力）。现在学习的是第十页，共21页4.4.吸附树脂的应用吸附树脂的应用v 吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制，根据不同需要可合成出结构和性能不地人为控制，根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂，因此，吸附树脂的品种多，应用范围广同的树脂，因此，吸附树脂的品种多，应用范围广。v 目前吸附树脂在目前吸附树脂在废水处理废水处理、药物提纯药物提纯、化学化学试剂的提纯试剂的提纯、医学分

10、析医学分析、急性药物中毒处理急性药物中毒处理、色谱色谱载体载体等方面得到了广泛的应用。特别是有些特殊高等方面得到了广泛的应用。特别是有些特殊高性能吸附树脂在废水有效处理的同时还实现了废物性能吸附树脂在废水有效处理的同时还实现了废物的资源化，应该说这是吸附树脂发展史上的一大进的资源化，应该说这是吸附树脂发展史上的一大进步。步。现在学习的是第十一页，共21页4.1 4.1 大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用4.1.1 4.1.1 含酚废水含酚废水的处理的处理v 含酚废水是一种来源广、数量多、浓度高、环境危害大的含酚废水是一种来源广、数量多、浓度高、环境危害大的水污

11、染物水污染物, , 也是我国水污染控制中急需解决的重点问题之一。也是我国水污染控制中急需解决的重点问题之一。v 上海大学研究了上海大学研究了DA-201 DA-201 吸附树脂吸附树脂回收、净化废水中苯酚回收、净化废水中苯酚的工艺条件的工艺条件, , 实验表明实验表明, , 当废水的当废水的p H 7 p H 7 时时, , 吸附树脂不吸附树脂不仅能回收苯酚仅能回收苯酚, , 而且不产生二次污染而且不产生二次污染, , 失效树脂适用失效树脂适用 5 %5 %的的 NaOHNaOH溶液或甲醇脱酚溶液或甲醇脱酚, , 其其效率接近效率接近 100 %100 %。他们将研究成果应。他们将研究成果应用

12、于上海焦化厂氨回收工段含酚废水的处理用于上海焦化厂氨回收工段含酚废水的处理, , 处理后的废水达到处理后的废水达到国家排放标准国家排放标准。v 南京大学采用南京大学采用 CHA-111 CHA-111 大孔吸附树脂大孔吸附树脂, , 处理处理 T-50 T-50 石油酚石油酚、2-2-萘酚和五氯酚钠工业生产中产生的高浓度含酚废水萘酚和五氯酚钠工业生产中产生的高浓度含酚废水, T-50 , T-50 石石油酚废水油酚废水中酚总去除率中酚总去除率99.9 %, COD 99.9 %, COD 去除率去除率95 %, 95 %, 出水出水中酚浓度中酚浓度 5 mg/L , 5 mg/L , 再经过次

13、氯酸钠氧化再经过次氯酸钠氧化, ,实现达标排放实现达标排放; ;2-2-萘酚萘酚的吸附率的吸附率99 %,99 %,脱附率可达脱附率可达 95 %; 95 %; 五氯酚钠去除率五氯酚钠去除率99 99 %, COD %, COD 去除率去除率80 %,80 %,另外另外, ,吸附剂解吸后可以吸附剂解吸后可以重复使用重复使用，解析，解析后的污染物可以后的污染物可以资源化资源化。现在学习的是第十二页，共21页4.1.2 4.1.2 含有机酸废水的处理含有机酸废水的处理v 同济大学利用超高交联同济大学利用超高交联吸附树脂吸附树脂 NDA-800NDA-800 吸附法处理水杨吸附法处理水杨酸生产废水酸

14、生产废水, , 研究表明研究表明 ,NDA-800 ,NDA-800 超高交联吸附树脂对水杨酸超高交联吸附树脂对水杨酸生产废水有良好的处理效果生产废水有良好的处理效果, , 当进水当进水CODCrCODCr值约值约20 000 mg/L, 20 000 mg/L, 苯酚和水杨酸含量分别为苯酚和水杨酸含量分别为6000 mg/L6000 mg/L和和1300 mg/ L 1300 mg/ L 时时, , 经过经过 NDA-800 NDA-800 树脂一级吸附处理树脂一级吸附处理, , 出水的出水的 CODCrCODCr和苯酚等污染指和苯酚等污染指标均可标均可达到排放标准达到排放标准, , 同时实

15、现了水杨酸生产废水中苯酚和同时实现了水杨酸生产废水中苯酚和水杨酸等化工资源的生产回用。水杨酸等化工资源的生产回用。v 南京大学等用南京大学等用 NDA-211NDA-211大孔树脂大孔树脂处理模拟处理模拟 2,6-2,6-二羟基苯二羟基苯甲酸合成中产生的废水甲酸合成中产生的废水, , 取得了良好的效果取得了良好的效果, , 该废水含该废水含 2,6-2,6-二羟基苯甲酸约二羟基苯甲酸约2100 mg/L, 2100 mg/L, 间苯二酚约间苯二酚约680mg/ L , 680mg/ L , 吸附处理吸附处理后后2 2，6-6-二羟基苯甲酸浓度二羟基苯甲酸浓度0.2 mg/L, 0.2 mg/L

16、, 间苯二酚浓度间苯二酚浓度 1 mg/L, 99.9 % 99.9 %和和99.8 %;99.8 %;在合适的条件下两者的脱附在合适的条件下两者的脱附率都率都 99 % , 99 % , 树脂工作吸附量达树脂工作吸附量达 69.5 g/ L 69.5 g/ L 。现在学习的是第十三页，共21页4.1.3 4.1.3 其他废水的处理其他废水的处理v 江苏石油化工学院利用江苏石油化工学院利用 H-103 H-103 树脂树脂对生产多对生产多亚甲基多芳基异氰酸酯亚甲基多芳基异氰酸酯 ( PAPI) ( PAPI) 产生的苯胺废水产生的苯胺废水进行吸附研究进行吸附研究 , , 结果显示结果显示 ,

17、, 出水苯胺浓度出水苯胺浓度 3 99 99 %.%.v 戚品豹利用戚品豹利用 H-103 H-103 树脂树脂对某磷肥厂产生的苯对某磷肥厂产生的苯胺污水进行吸附胺污水进行吸附 , , 确定最佳处理条件为污水浓度确定最佳处理条件为污水浓度1 000mg/ L , 1 000mg/ L , 停留时间停留时间 15 min , 15 min , 吸附温度为常吸附温度为常温温 , p H = 7 , , p H = 7 , 处理后污水能够达标排放处理后污水能够达标排放. .现在学习的是第十四页，共21页4.2 4.2 吸附树脂在食品防腐剂分析中的应用吸附树脂在食品防腐剂分析中的应用v 2,4 -2,

18、4 -己二烯酸己二烯酸( (山梨酸山梨酸) )是目前广泛使用的是目前广泛使用的食食品防腐剂品防腐剂之一。利用气相色谱法、高效液相色谱法之一。利用气相色谱法、高效液相色谱法和分光光度法和分光光度法, ,来测定食品中痕量山梨酸方法已有来测定食品中痕量山梨酸方法已有许多报道。光度法的测定原理是基于氧化剂许多报道。光度法的测定原理是基于氧化剂K K2 2CrCr2 2O O7 7 将山梨酸氧化成丙二醛将山梨酸氧化成丙二醛, ,再与硫代巴比妥酸反应再与硫代巴比妥酸反应, ,形成一种红色物质。形成一种红色物质。v 用用K K2 2CrCr2 2O O7 7 - - 硫代巴比妥酸光度法定食品中痕硫代巴比妥酸

19、光度法定食品中痕量量, 2,4-, 2,4-己二烯酸时己二烯酸时, ,可用可用吸附树脂吸附树脂 GDX-502GDX-502微型微型柱柱消除醇、醛、酮、酯和糖对测定的干扰消除醇、醛、酮、酯和糖对测定的干扰 。现在学习的是第十五页，共21页4.3 4.3 大孔树脂在中药单方有效成分提取工艺中大孔树脂在中药单方有效成分提取工艺中的应用的应用v 麻秀萍等比较了麻秀萍等比较了1010种种大孔吸附树脂大孔吸附树脂对对银杏叶银杏叶黄酮黄酮的吸附性能的吸附性能, ,筛选试验结果表明，筛选试验结果表明，AB-18AB-18大孔大孔吸附树脂是一种对银杏叶黄酮吸附性能优良的吸附吸附树脂是一种对银杏叶黄酮吸附性能优

20、良的吸附剂剂, ,对于优化生产工艺对于优化生产工艺, ,充分利用银杏资源有重要充分利用银杏资源有重要意义。意义。v 王梅等研究了用王梅等研究了用大孔吸附树脂大孔吸附树脂提取提取茶叶中茶茶叶中茶多酚多酚的方法的方法, ,通过对树脂的筛选确定了通过对树脂的筛选确定了 NK-S3 NK-S3 树树脂对茶多酚吸附脂对茶多酚吸附- -解吸性能良好解吸性能良好, ,其对其对茶多酚的吸茶多酚的吸附量可达附量可达 81.57 mg/g,81.57 mg/g,洗脱率接近洗脱率接近100%100% , ,此法提此法提取茶多酚成本低、工艺简单且树脂可反复使用取茶多酚成本低、工艺简单且树脂可反复使用, ,可可完善为工

21、业化提取方法。完善为工业化提取方法。现在学习的是第十六页，共21页4.4 4.4 大孔树脂在中药复方制备、精制工艺中的应大孔树脂在中药复方制备、精制工艺中的应用用v 宓晓黎等将宓晓黎等将大孔吸附树脂大孔吸附树脂提取分离技术应用于提取分离技术应用于降压胶囊的制备工艺降压胶囊的制备工艺, ,用用非极性大孔吸附树脂法非极性大孔吸附树脂法从从复方中提取有效成分复方中提取有效成分, ,采用正交试验设计考察了最采用正交试验设计考察了最佳吸附和解吸条件并进行了试验生产佳吸附和解吸条件并进行了试验生产, ,结果表明结果表明, ,大孔树脂法简化了工艺过程大孔树脂法简化了工艺过程, ,缩短了生产周期缩短了生产周期

22、 , ,提提高了产物的纯度高了产物的纯度, ,更适于工业化生产更适于工业化生产, ,可替代原溶可替代原溶剂提取沉淀工艺。剂提取沉淀工艺。v 石林平等采用石林平等采用大孔吸附树脂大孔吸附树脂提取提取桔梗、远志桔梗、远志、款冬花、甘草等的有效成分、款冬花、甘草等的有效成分, ,制成复方桔梗止咳制成复方桔梗止咳滴丸滴丸, ,以薄层色谱法对桔梗、远志进行鉴别以薄层色谱法对桔梗、远志进行鉴别, ,采用采用 HPLCHPLC对甘草酸进行含量测定对甘草酸进行含量测定, ,结果表明改制剂工艺结果表明改制剂工艺稳定稳定, ,质量可靠质量可靠, ,具有剂量小、起效快、服用方便具有剂量小、起效快、服用方便等特点。等特点。现在学习的是第十七页，共21页