吸附分离功能高分子

1、 吸附吸附是指液体或气体中的分子通过各种相互作用是指液体或气体中的分子通过各种相互作用（如离子键、配位键、氢键或分子间作用力）结（如离子键、配位键、氢键或分子间作用力）结合在固体材料表面上。合在固体材料表面上。固体材料对液体或气体中的不同组分的吸附性有差固体材料对液体或气体中的不同组分的吸附性有差别，即具有吸附选择性。利用吸附选择性可以分别，即具有吸附选择性。利用吸附选择性可以分离复杂物质和进行产品提纯，这种利用吸附现象离复杂物质和进行产品提纯，这种利用吸附现象实现分离某些物质的方法称为实现分离某些物质的方法称为吸附性分离吸附性分离。物理吸附，物理吸附，通过范德华力、偶极通过范德华力、偶极-偶

2、极相互作用、氢键偶极相互作用、氢键等较弱的作用力吸附物质。等较弱的作用力吸附物质。亲和吸附，亲和吸附，是指一些生物分子对某些物质的吸附呈现是指一些生物分子对某些物质的吸附呈现专一性或高选择性，如抗原专一性或高选择性，如抗原-抗体、配体抗体、配体-受体、酶受体、酶-底物、互补底物、互补DNA链等的特异性相互作用。链等的特异性相互作用。吸附分离高分子材料吸附分离高分子材料又称为高分子吸附剂或高分子树脂，是利又称为高分子吸附剂或高分子树脂，是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，使其发用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，使其发生暂时或永久性结合，实现物质选择性分离的一类高分子材生

3、暂时或永久性结合，实现物质选择性分离的一类高分子材料。料。吸附分离功能高分子主要包括：吸附分离功能高分子主要包括：非离子型的高分子吸附树脂；非离子型的高分子吸附树脂；离子型的高分子吸附树脂；离子型的高分子吸附树脂； 金属离子配位型的螯合树金属离子配位型的螯合树脂；脂； 亲水性的高分子吸水剂；亲水性的高分子吸水剂； 亲油性的高分子吸油剂；亲油性的高分子吸油剂； 离子交换膜；离子交换膜； 高分子电解质絮凝剂。高分子电解质絮凝剂。但由于高分子分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，第离膜在材料形式、分离原理和应用领域有其特殊性，第8章章单独介绍。单独介绍。0011)(ppCVC

4、CVppVpmmaCaCVVm1图图22 不同物理结构离子交换树脂的模型不同物理结构离子交换树脂的模型H2SO4, C2H4Cl2HSO3Cl, C2H4Cl2SO2HSO3HH2OCH2CHCHCOOH+CH2CH2CHCH2CHCH2COOHCHCH2CH其中，其中，COOH即为交换基团。即为交换基团。CH2CCOOCH3+CH2CH2CCH2CHCH2CH3COOCH3CH3CH2CCH2CHCH2COOHCH3NaOHH2O+ CH3OHCHCH2CHCHCHCH2CHCH2CH2CHCH3O CH2ClCH2CHCH2CH2CHCH2Cl+ CH3O HZnCl2CHCH 所得的中间

5、产品通常称为所得的中间产品通常称为“氯球氯球”。用氯球可十。用氯球可十分分容易地进行胺基化反应。容易地进行胺基化反应。CH2ClN(CH3)N(CH3)C2H4OHCH2N+(CH3)3Cl-CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl-型强碱型阴离子交换树脂型强碱型阴离子交换树脂CH2CHCH2CH2CHCH2CHCH2CH2CHCHCHNH2(C2H4NH)nHCOOCH3CONH(C2H4NH)nH二乙苯CH2OCONH(C2H4N)nCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCHOHHOOO氧化还原+ 2H+ + 2eSH2SS+ 2H+ + 2eOHOHCH2CHOHOHCH2CHnOHO

6、H CH2O酸或碱OHOHCH2CH2OHOHCH2CH2OHOHOHOH+CH2CHCH3OCH2ClCH2Cl+ NaSHCH2SH+ NaClCH2CHCH2ClCH2CHCH2CHCH2CHFeCH2CHFe氧化还原 Fe+A- nCH2CHn+ H+ + e 2025 R COOH + RNR2 + NaCl 7080 R COONa + RNR2HCl堆堆Vw真孔表VVw真真VwTa11V孔容100%1VTa孔度WSmV36. 4（211）（212）（215）RSO3H + NaOHRSO3Na + H2ORCOOH + NaOHRCOONa + H2ORN(CH3)3OH + H

7、Cl+ H2ORN(CH3)3ClNHOH + HClRNHClR+ H2ORSO3H + NaClRSO3Na + HClNHOH + NaClRNHClR+ NaOHRSO3Na + KClRSO3K + NaCl2RCOONa + CaCl2(RCOO)2CaNa + 2NaClRNCl + NaBrRNBr + NaCl2RNH3Cl + Na2SO4(RNH3)2SO4+ 2NaClchchM+chchchchMMchchchchM+chchchchMM侧链型主链型chch 式中，式中，ch为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力，为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力，因此能

8、将这些金属离子与其他金属离子分离开来。因此能将这些金属离子与其他金属离子分离开来。CHCH2CH2NCH2COOHCH2COOHCHCH2CH2NCH2COOHCH2COOHOHNCH2HOOCCH2HOOCCH2CH2CHCH2ClHN(CH2CN)2NCH2CHCH2NCH2CNCH2CNHN(CH2COOC2H5)2CH2CHCH2NCH2COOC2H5CH2COOC2H5NaOHH2OCH2CHCH2NCH2COOHCH2COOHH2OHN(CH2COONa)+H2OCH2CH2COC4HONOHClCH2CCNOOHH2NOH HClCH2CCNOHNOHCH2CHCOCCH3NOH

9、CCONOHCH2CHOHCHNOHCH2CHCCH2NOHN(CH2CH3)2CH2CHCNOHCNOHCH32+NiCH2CHCNCNCH3HOOONNNiCHCCCH3CH2HOCH2CHC6H5CH2OCH2CHC6H5CH2ONNnnCH2CHNnOHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHCH2CHCH2CH2OHCH2PO(OCH2)2 NNNN 高吸水性树脂高吸水性树脂是一类具有强亲水性和特殊吸湿能力是一类具有强亲水性和特殊吸湿能力的高聚物的总称。的高聚物的总称。 结构：结构：分子中具有强亲水性基团分子中具有强亲水性基团 聚合物为适度交联高分子聚合物为适度交联高分子 聚合物内部有

10、较多的离子性官能团聚合物内部有较多的离子性官能团 聚合物具有较高的分子量聚合物具有较高的分子量一方面具有高分子电解质的分子扩张性能，同时由于一方面具有高分子电解质的分子扩张性能，同时由于其微交联三维网络结构阻碍了分子的进一步扩张，其微交联三维网络结构阻碍了分子的进一步扩张，所以可以吸收和保持自身重量几百甚至几千倍的水，所以可以吸收和保持自身重量几百甚至几千倍的水，而且在加压和加热下也不容易脱水。而且在加压和加热下也不容易脱水。 高吸水性树脂的两个显著特点：高吸水性树脂的两个显著特点：高吸水性和高保水性高吸水性和高保水性 高吸水性树脂应用广泛，主要应用于卫生高吸水性树脂应用广泛，主要应用于卫生用

11、品如一次性尿布用品如一次性尿布, 卫生巾等；卫生巾等； 农业方面如土壤农业方面如土壤改良、农林园艺中育苗保苗等，使灌溉节水，改良、农林园艺中育苗保苗等，使灌溉节水，并能提高农作物产量；在石油、化工、等部门并能提高农作物产量；在石油、化工、等部门中被用作堵水剂、脱水剂等；在医疗卫生部门中被用作堵水剂、脱水剂等；在医疗卫生部门中用作外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓中用作外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料等；在日常生活，用作吸水性抹布、插花材料等；在日常生活，用作吸水性抹布、插花材料等。材料等。 据统计，个人卫生护理用品每年大约用据统计，个人卫生护理用品每年大约用95%的吸水树脂。的吸水树脂。

12、淀粉系淀粉系淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸盐，淀粉接枝丙淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸盐，淀粉接枝丙烯酰胺，淀粉羧甲基化反应，淀粉、丙烯酸、丙烯烯酰胺，淀粉羧甲基化反应，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐接枝共聚合酰胺、顺丁烯二酸酐接枝共聚合纤维素系纤维素系纤维素羧甲基化，纤维素接枝丙烯腈，纤维素接枝纤维素羧甲基化，纤维素接枝丙烯腈，纤维素接枝丙烯酸盐，纤维素黄原酸化接枝丙烯酸盐丙烯酸盐，纤维素黄原酸化接枝丙烯酸盐合成树脂系合成树脂系聚丙烯酸类聚丙烯酸类：聚丙烯酸：聚丙烯酸(盐盐)，聚丙烯酰胺，丙烯酸与，聚丙烯酰胺，丙烯酸与丙烯酰胺共聚丙烯酰胺共聚聚乙烯醇类：聚乙烯醇类：聚乙烯醇聚乙烯醇-酸

13、酐交联共聚，聚乙烯醇酸酐交联共聚，聚乙烯醇-丙丙烯酸接枝共聚，醋酸乙烯烯酸接枝共聚，醋酸乙烯-丙烯酸脂共聚水解丙烯酸脂共聚水解Scheme. Synthesis of Starch-g-PAN by free radical polymerization.淀粉与丙烯腈接枝共聚后，通过皂化将憎水性的淀粉与丙烯腈接枝共聚后，通过皂化将憎水性的CN CN 转化为亲水性的转化为亲水性的COOH COOH 和和CONHCONH2 2，使产物具有，使产物具有高吸水性高吸水性合成树脂系高吸水性树脂目前的种类很多，主要有合成树脂系高吸水性树脂目前的种类很多，主要有丙烯酸丙烯酸(盐盐) 类、丙烯腈类、聚乙烯醇类

14、等，其中以类、丙烯腈类、聚乙烯醇类等，其中以聚丙烯酸聚丙烯酸(盐盐) 类最重要。类最重要。CH2CHCOOH+CH2CHRCHCH2引发剂CH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHNaOHCOONaCOONaCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCOONaCOONa高吸水性树脂合成方法的特点高吸水性树脂合成方法的特点： 在反应中加入少量含两个双键的二烯化在反应中加入少量含两个双键的二烯化 合物作为交联剂，让高聚物分子链间发合物作为交联剂，让高聚物分子链间发 生交联，得到具有网状结构的树脂。生交联，得到具有网状结构的树脂。应用：应用：可以在干旱地区用于农业、林业、植物造可以在干旱地区用于农业、林业、植物造林时抗旱保水、改良土壤、改造沙漠。林时抗旱保水、改良土壤、改造沙漠。 尿不湿尿不湿这是用有高吸水性的高分子材料制作的，这是用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。学与问学与问在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接成网状结构。在制备高吸丁橡胶的线