第二章吸附功能高分子-

1、第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2.1 2.1 概述概述2.1.1 2.1.1 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 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离子交换树脂离子交换树脂和和吸附树脂吸附树脂。从广义上讲，吸附分离功能高分子还应该。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。但高分子分离膜在材料形式、包括高分子分离膜材料。但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。分离原理和应用领域有其特殊性。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化离子交换树脂是指具有离

2、子交换基团的高分子化合物。合物。它具有一般聚合物所没有的新功能它具有一般聚合物所没有的新功能离子交离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。换功能，本质上属于反应性聚合物。吸附树脂是指吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。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，离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其历史可追溯到上一世纪其历史可追溯到上一世纪3030年代。年代。19351935年英国的年英国的AdamsAdams和和HolmesHolmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂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的离子交换性能的工

3、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。领域，同时也开创了功能高分子领域。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是大孔大孔型树脂型树脂的开发。的开发。2020世纪世纪5050年代末，国内外包括我国的年代末，国内外包括我国的南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时合成出大孔南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时合成出大孔型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔型离子交换树脂具有型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有机械强度高、

4、交换速度快和抗有机污染机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。的优点，因此很快得到广泛的应用。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要的从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要的功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯合功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在2121世世纪发挥重要的作用。纪发挥重要的作用。 离子交换纤维离子交换纤维是在离子交换

5、树脂基础上发展起来的是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，但一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如中外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 吸附树脂吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的也是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具子共聚物

6、，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。吸附某些物质。 在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已广在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、分泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分支，子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。 第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2.2 2.2 离子交

7、换树脂和吸附树脂的结构离子交换树脂和吸附树脂的结构2.2.1 2.2.1 离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 离子交换树脂是离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状一类带有可离子化基团的三维网状高分子材料高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.3-1.2mm0.3-1.2mm。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或小于一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或小于这一范围。

8、这一范围。 第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料图图31 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图 第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能基团上吸附的可交换的离子。能基团上吸附的可交换的离子。 强酸型阳离子交换树脂的功能基团是强酸型阳离子交换树脂的功能基团是SOSO3 3- -H H+ +，它可解离出它可解离出H H+ +，而，而H H+ +可与周

9、围的外来离子互相交换。功可与周围的外来离子互相交换。功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由它能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子互解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、分离、提纯、净化等目的。分离、提纯、

10、净化等目的。 通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂行交换的树脂称作阳离子交换树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴；而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂称作离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子阴离子交换树脂交换树脂。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2.2.2 2.2.2 吸附树脂的结构吸附树脂的结构 吸附树脂的外观一般为直径为吸附树脂的外观一般为直径为0.3-1.0 mm0.3-1.0 mm的的小圆球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳白小圆球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳

11、白色、浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能色、浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。影响很大。粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但是粒径太小，使用时对流体的阻力太大，过滤困难，但是粒径太小，使用时对流体的阻力太大，过滤困难，并且容易流失。粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以并且容易流失。粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以做到，故目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。做到，故目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 吸附树脂手感坚硬，有较高的强度。密度略大于吸附树脂手感坚硬，有较高的强度

12、。密度略大于水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但干燥后重新收缩。水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但干燥后重新收缩。而且往往溶胀越大时，干燥后收缩越厉害。使用中为而且往往溶胀越大时，干燥后收缩越厉害。使用中为了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树脂溶胀性了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树脂溶胀性较小的乙醇、甲醇等进行置换，再过渡到水。吸附树较小的乙醇、甲醇等进行置换，再过渡到水。吸附树脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收缩而使孔径脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收缩而使孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分

13、子 材料材料 吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下可吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下可观察到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小约观察到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小约在在0.06-0.5m0.06-0.5m范围内，葡萄珠之间存在许多空隙，这范围内，葡萄珠之间存在许多空隙，这实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还有许多实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球型的树微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂优良的吸附性能，因脂。正是这种多孔结构赋予树脂优良的吸附性能，因此是吸附树脂制备和性能

14、研究中的关键技术。此是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。LM - 5和LM 6吸附树脂的球粒直径为400-600 m之间,树脂的表面都覆盖着致密的“葡萄球”,小球之间分布着微孔,葡萄球的球径在100 nm以内,两种酚羟基修饰的超高交联吸附树脂LM 5，LM - 6吸附树脂球粒第第二二章章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2.3 2.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类离子交换树脂和吸附树脂的分类2.3.1 2.3.1 离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和离子交换树脂的分类方法有很多

15、种，最常用和最重要的分类方法有以下两种。最重要的分类方法有以下两种。（1 1）按交换基团的性质分类）按交换基团的性质分类 按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为为阳阳离子交换树脂和离子交换树脂和阴阴离子交换树脂两大类。离子交换树脂两大类。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料（2 2）按树脂的物理结构分类）按树脂的物理结构分类 按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。图凝胶型、大孔型和载体型三类。图3232是这些树脂结是这些树脂结构的示意图。构的示意图。图图32

16、 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第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料1 1）凝胶型离子交换树脂）凝胶型离子交换树脂 凡外观透明、具有凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构均相高分子凝胶结构的离子交的离子交换树脂统称为换树脂统称为凝胶型凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光离子交换树脂。这类树脂表面光滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙约为约为2-4nm2-4nm。一般无机小分子的半径在。一般无机小分子的

17、半径在1nm1nm以下，因以下，因此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过。所以，这类离子交换积缩小，无机小分子无法通过。所以，这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2 2）大孔型离子交换树脂）大孔型离子交换树脂 针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大孔型离子交换树脂。

18、大孔型离子交换树脂外观不透明，孔型离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙，为表面粗糙，为非均相凝胶结构非均相凝胶结构。即使在干燥状态，内。即使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体系中起部也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径一离子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百般为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百平方米，因此其吸附功能十分显著。平方米，因此其吸附功能十分显著。第三章第三章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料3 3）载体型离子交换树脂）载

19、体型离子交换树脂 载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要用作液相色谱的固定相。一般是要用作液相色谱的固定相。一般是将离子交换树脂包将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面上制成覆在硅胶或玻璃珠等表面上制成。它可经受液相色谱。它可经受液相色谱中流动介质的高压，又具有离子交换功能。中流动介质的高压，又具有离子交换功能。 此外，为了特殊的需要，已研制成多种具有特此外，为了特殊的需要，已研制成多种具有特殊功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化还原树脂、殊功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化还原树脂、两性树脂等。两性树脂等。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离

20、功能高分子 材料材料2.3.2 2.3.2 吸附树脂的分类吸附树脂的分类 吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并质的种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方具有较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方法，法，通常按其化学结构分为以下几类。通常按其化学结构分为以下几类。（1 1）非极性非极性吸附树脂吸附树脂 指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为正负电荷相对集中的极性基团的树脂

21、。代表性产品为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料（2 2）中极性中极性吸附树脂吸附树脂 这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树脂具有一定的极性。树脂具有一定的极性。（3 3）极性极性吸附树脂吸附树脂 分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团，这些基团的极性大于酯基。基团，这些基团的极性大于酯基。（4 4）强极性强极性吸附树脂吸附树脂 强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、强极性吸附树脂含有极性很强的基团

22、，如吡啶、氨基等。氨基等。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料2.5 2.5 离子交换树脂的制备方法离子交换树脂的制备方法2.5.1 2.5.1 凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂 凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部分：合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交分：合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交换基团。换基团。 具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也可先将交换基团连接到单

23、体上，或直接采用带有交换可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带有交换基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 （1 1）强酸型阳离子交换树脂的制备）强酸型阳离子交换树脂的制备 强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系骨架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接系骨架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交换基团。上交换基团。 由上述反应获得的球状共聚物称为由上述反应获得的球状共聚物称为“白球白球”。将白球洗净干燥后，即可进行连接交换基团的磺化反将白球洗净干

24、燥后，即可进行连接交换基团的磺化反应。应。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 将干燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有将干燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有机溶剂溶胀，然后用浓硫酸或氯磺酸等磺化。通常称机溶剂溶胀，然后用浓硫酸或氯磺酸等磺化。通常称磺化后的球状共聚物为磺化后的球状共聚物为“黄球黄球”。H2SO4, C2H4Cl2HSO3Cl, C2H4Cl2SO2HSO3HH2O第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 含有含有SOSO3 3H H交换基团的离子交换树脂称为氢型阳离交换基团的离子交换树脂称为氢型阳离子交换树脂，其中子交换树脂，

25、其中H H+ +为可自由活动的离子。由于它们为可自由活动的离子。由于它们的贮存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将它的贮存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将它们与们与NaOHNaOH反应而转化为反应而转化为NaNa型离子交换树脂。型离子交换树脂。NaNa型树脂型树脂有较好的贮存稳定性。有较好的贮存稳定性。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 （2 2）弱酸型阳离子交换树脂的制备）弱酸型阳离子交换树脂的制备 弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架，弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架，因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。

26、CH2CHCHCOOH+CH2CH2CHCH2CHCH2COOHCHCH2CH其中，其中，COOHCOOH即为交换基团。即为交换基团。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进行，故常采用丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进行，故常采用其酯类单体进行聚合后再进行水解的方法来制备。其酯类单体进行聚合后再进行水解的方法来制备。CH2CCOOCH3+CH2CH2CCH2CHCH2CH3COOCH3CH3CH2CCH2CHCH2COOHCH3NaOHH2O+ CH3OHCHCH2CHCHCH第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 （3

27、3）强碱型阴离子交换树脂的制备）强碱型阴离子交换树脂的制备 强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交换基团，以聚苯乙烯作骨架。制备方法是：将聚苯乙换基团，以聚苯乙烯作骨架。制备方法是：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胺基化反应。基的活泼氯，定量地与各种胺进行胺基化反应。 苯环可在路易氏酸如苯环可在路易氏酸如ZnClZnCl2 2，AlClAlCl3 3，SnClSnCl4 4等催化等催化下，与氯甲醚氯甲基化。下，与氯甲醚氯甲基化。第二章第二章 吸附分离功

28、能高分子吸附分离功能高分子 材料材料C H2C HC H2C H2C HC H3O C H2C lC H2C HC H2C H2C HC H2C l+ C H3O HZ nC l2C HC H 所得的中间产品通常称为所得的中间产品通常称为“氯球氯球”。用氯球可十分。用氯球可十分容易地进行胺基化反应。容易地进行胺基化反应。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料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第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料

29、材料 型与型与型型季胺类强碱树脂季胺类强碱树脂的性质略有不同。的性质略有不同。型型的碱性很强，对的碱性很强，对OHOH离子的亲合力小。当用离子的亲合力小。当用NaOHNaOH再生再生时，效率很低，但其耐氧化性和热稳定性较好。时，效率很低，但其耐氧化性和热稳定性较好。 型引入了带羟基的烷基，利用羟基吸电子的特性，型引入了带羟基的烷基，利用羟基吸电子的特性，降低了胺基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性和降低了胺基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性和热稳定性相对较差。热稳定性相对较差。 由于氯甲基化毒性很大，故树脂的生产过程中的劳由于氯甲基化毒性很大，故树脂的生产过程中的劳动保护是一重大问题。动保护

30、是一重大问题。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 （4 4）弱碱型阴离子交换树脂的制备）弱碱型阴离子交换树脂的制备 用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化反用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化反应，可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过程的应，可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过程的毒性较大，现在生产中已较少采用这种方法。毒性较大，现在生产中已较少采用这种方法。 利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应，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。可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附

31、分离功能高分子 材料材料CH2CHCH2CH2CHCH2CHCH2CH2CHCHCHNH2(C2H4NH)nHCOOCH3CONH(C2H4NH)nH二乙苯CH2OCONH(C2H4N)nCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCH例如将交联的聚丙烯酸甲酯在例如将交联的聚丙烯酸甲酯在二乙烯基苯或苯乙酮中溶胀，二乙烯基苯或苯乙酮中溶胀，然后在然后在130-150130-150下与多乙烯下与多乙烯多胺反应，形成多胺树脂。再多胺反应，形成多胺树脂。再用甲醛或甲酸进行甲基化反应，用甲醛或甲酸进行甲基化反应，可获得性能良好的叔胺树脂。可获得性能良好的叔胺树脂。第第二二章章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高

32、分子 材料材料3.5.2 3.5.2 大孔型离子交换树脂大孔型离子交换树脂 大孔型离子交换树脂的特点是在树脂内部存在大大孔型离子交换树脂的特点是在树脂内部存在大量的毛细孔。无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀量的毛细孔。无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀时，这种毛细孔都不会消失。凝胶型离子交换树脂中时，这种毛细孔都不会消失。凝胶型离子交换树脂中的分子间隙为的分子间隙为2-4nm2-4nm，而大孔型树脂中的毛细孔直径，而大孔型树脂中的毛细孔直径可达几可达几nmnm至几千至几千nmnm。分子间隙为。分子间隙为2nm2nm的离子交换树的离子交换树脂的比表面积约为脂的比表面积约为l ml m2 2/g/

33、g，而，而20nm20nm孔径的大孔型树脂孔径的大孔型树脂的比表面积高达几千的比表面积高达几千m m2 2/g/g。若在大孔骨架上连接上交。若在大孔骨架上连接上交换功能基团，就成为大孔型离子交换树脂。换功能基团，就成为大孔型离子交换树脂。第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 凝胶型离子交换树脂除了有在干态和非水系统中不凝胶型离子交换树脂除了有在干态和非水系统中不能使用的缺点外，还存在一个严重的缺点，即使用中能使用的缺点外，还存在一个严重的缺点，即使用中会产生会产生“中毒中毒”现象。所谓的中毒是指其在使用了一现象。所谓的中毒是指其在使用了一段时间后，会失去离子交换功能现象

34、。研究表明，这段时间后，会失去离子交换功能现象。研究表明，这是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共聚特性造成的。是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共聚特性造成的。 第二章第二章 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子 材料材料 在共聚过程中，在共聚过程中，二乙烯基苯的自聚速率大于与苯二乙烯基苯的自聚速率大于与苯乙烯共聚乙烯共聚，因此在聚合初期，进入共聚物的二乙烯基，因此在聚合初期，进入共聚物的二乙烯基苯单元比例较高，而聚合后期，二乙烯基苯单体已基苯单元比例较高，而聚合后期，二乙烯基苯单体已基本消耗完，反应主要为苯乙烯的自聚。结果，球状树本消耗完，反应主要为苯乙烯的自聚。结果，球状树脂内部的交联密度不同，外疏内密。脂内部的交联密度不同，外疏内密。 在离子交换树脂使用中，体积较大的离子扩散进在离子交换树脂使用中，体积较大的离子扩散进入树脂内部。而在再生时，由于外疏内密的结构，较入树脂内部。而在再生时，由于外疏内密的结构，较大离子会卡在分子间隙中，不易与可移动离子发生交大离子会卡在分子间隙中，不易与可移动离子发生交换，最终失去交换功能，造成树脂换，最终失去交换功能，造成树脂“中毒中毒”现象。大孔现象。大孔型离子交换树脂不存在外疏内密的结构，从而克服了型离子交换树脂不存在外疏内密的结构