第二章-吸附與分離功能高分

1、 有機功能高分子材料第一章 功能高分子概述第二章 吸附分離功能高分子第三章 導電高分子第四章 生物醫(yī)用高分子第五章 高分子液晶第六章 高分子多孔聚合物第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（1）吸附分離功能高分子的發(fā)展簡史）吸附分離功能高分子的發(fā)展簡史（2）離子交換樹脂和吸附樹脂的結(jié)構(gòu)）離子交換樹脂和吸附樹脂的結(jié)構(gòu)（3）離子交換樹脂和吸附樹脂的分類）離子交換樹脂和吸附樹脂的分類（4）離子交換樹脂的命名）離子交換樹脂的命名（5）離子交換樹脂的制備方法）離子交換樹脂的制備方法（6）其它類型的離子交換樹脂）其它類型的離子交換樹脂（7）離子交換樹脂和吸附樹脂的功能）離子交換樹脂和吸

2、附樹脂的功能（8）離子交換樹脂的質(zhì)量控制）離子交換樹脂的質(zhì)量控制（9）離子交換樹脂和吸附樹脂的應(yīng)用）離子交換樹脂和吸附樹脂的應(yīng)用主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.1 吸附分離功能高分子的發(fā)展簡史吸附分離功能高分子的發(fā)展簡史 吸附分離功能高分子主要包括吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹脂離子交換樹脂和和吸附樹脂。吸附樹脂。離子交換樹脂：離子交換樹脂：是指具有離子交換基團的高分子化合物。它具是指具有離子交換基團的高分子化合物。它具有一般聚合物所沒有的新功能有一般聚合物所沒有的新功能離子交換功能，本質(zhì)上屬于離子交換功能，本質(zhì)上屬于反應(yīng)性聚合物。反應(yīng)性聚合

3、物。吸附樹脂：吸附樹脂：是指是指具有多孔立體結(jié)構(gòu)、適度交聯(lián)具有多孔立體結(jié)構(gòu)、適度交聯(lián)并具并具有特殊吸附有特殊吸附功能的一類樹脂。功能的一類樹脂。 離子交換樹脂是離子交換樹脂是最早出現(xiàn)最早出現(xiàn)的功能高分子材料，其歷史可追溯的功能高分子材料，其歷史可追溯到上一世紀到上一世紀30年代。年代。1935年英國的年英國的Adams和和Holmes發(fā)表了關(guān)于發(fā)表了關(guān)于酚醛樹脂和苯胺甲醛樹脂的離子交換性能的工作報告，開創(chuàng)了酚醛樹脂和苯胺甲醛樹脂的離子交換性能的工作報告，開創(chuàng)了離子交換樹脂領(lǐng)域，同時也開創(chuàng)了功能高分子領(lǐng)域。離子交換樹脂領(lǐng)域，同時也開創(chuàng)了功能高分子領(lǐng)域。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離

4、功能高分子材料 離子交換樹脂可以使水不經(jīng)過蒸餾而脫鹽，既簡離子交換樹脂可以使水不經(jīng)過蒸餾而脫鹽，既簡便又節(jié)約能源。因此根據(jù)便又節(jié)約能源。因此根據(jù)Adams和和Holmes的發(fā)明，帶的發(fā)明，帶有有磺酸基和氨基的酚醛樹脂磺酸基和氨基的酚醛樹脂很快就實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)很快就實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)并在水的脫鹽中得到了應(yīng)用。并在水的脫鹽中得到了應(yīng)用。 1944年年 DAlelio 合成了具有優(yōu)良物理和化學性能合成了具有優(yōu)良物理和化學性能的的磺化苯乙烯磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物離子交換樹脂二乙烯苯共聚物離子交換樹脂及及交聯(lián)聚交聯(lián)聚丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂，奠定了現(xiàn)代離子交換樹脂的基礎(chǔ)。，奠定了現(xiàn)代離子交換樹脂的基礎(chǔ)。

5、 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 此后，此后，Dow化學公司的化學公司的 Bauman 等人開發(fā)了等人開發(fā)了苯乙苯乙烯系磺酸型強酸性離子交換樹脂烯系磺酸型強酸性離子交換樹脂并實現(xiàn)了工業(yè)化；并實現(xiàn)了工業(yè)化；Rohm & Hass公司的公司的Kunin等人則進一步研制了等人則進一步研制了強堿強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂性苯乙烯系陰離子交換樹脂和和弱酸性丙烯酸系陽離子弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂交換樹脂。這些離子交換樹脂除應(yīng)用于水的脫鹽精制。這些離子交換樹脂除應(yīng)用于水的脫鹽精制外，還用于藥物提取純化、稀土元素的分離純化、蔗外，還用于藥物提取純化、稀土元素的分離純化

6、、蔗糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 離子交換樹脂發(fā)展史上的另一個重大成果是離子交換樹脂發(fā)展史上的另一個重大成果是大孔大孔型樹脂型樹脂的開發(fā)。的開發(fā)。20世紀世紀50年代末，國內(nèi)外包括我國的年代末，國內(nèi)外包括我國的南開大學化學系在內(nèi)的諸多單位幾乎同時合成出大孔南開大學化學系在內(nèi)的諸多單位幾乎同時合成出大孔型離子交換樹脂。與凝膠型離子交換樹脂相比，大孔型離子交換樹脂。與凝膠型離子交換樹脂相比，大孔型離子交換樹脂具有型離子交換樹脂具有機械強度高、交換速度快和抗有機械強度高、交換速度快和抗有機污染機污染的優(yōu)點，因此很快

7、得到廣泛的應(yīng)用。的優(yōu)點，因此很快得到廣泛的應(yīng)用。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 60年代后期，離子交換樹脂除了在品種和性能等年代后期，離子交換樹脂除了在品種和性能等方面得到了進一步的發(fā)展，更為突出的是應(yīng)用得到迅方面得到了進一步的發(fā)展，更為突出的是應(yīng)用得到迅速的發(fā)展。除了傳統(tǒng)的速的發(fā)展。除了傳統(tǒng)的水的脫鹽、軟化水的脫鹽、軟化外，在外，在分離、分離、純化、脫色、催化純化、脫色、催化等方面得到廣泛的應(yīng)用。等方面得到廣泛的應(yīng)用。 例如離子交換樹脂在水處理以外的應(yīng)用由例如離子交換樹脂在水處理以外的應(yīng)用由80年代年代以前占離子交換樹脂總用量的不足以前占離子交換樹脂總用量的不足1

8、0增加到目前的增加到目前的30左右。左右。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 從離子交換樹脂出發(fā)，還引申發(fā)展了一些很重要從離子交換樹脂出發(fā)，還引申發(fā)展了一些很重要的功能高分子材料。如的功能高分子材料。如離子交換纖維、吸附樹脂、螯離子交換纖維、吸附樹脂、螯合樹脂、聚合物固載催化劑、高分子試劑、固定化酶合樹脂、聚合物固載催化劑、高分子試劑、固定化酶等。這一最傳統(tǒng)的功能高分子材料正以嶄新的姿態(tài)在等。這一最傳統(tǒng)的功能高分子材料正以嶄新的姿態(tài)在21世紀發(fā)揮重要的作用。世紀發(fā)揮重要的作用。 離子交換纖維離子交換纖維是在離子交換樹脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來是在離子交換樹脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新

9、型材料。其基本特點與離子交換樹脂相同，的一類新型材料。其基本特點與離子交換樹脂相同，但外觀為纖維狀，并還可以不同的織物形式出現(xiàn)，如但外觀為纖維狀，并還可以不同的織物形式出現(xiàn)，如中空纖維、紗線、布、無紡布、氈、紙等。中空纖維、紗線、布、無紡布、氈、紙等。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 吸附樹脂吸附樹脂也是在離子交換樹脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的也是在離子交換樹脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型樹脂，是指一類多孔性的、高度交聯(lián)的高分一類新型樹脂，是指一類多孔性的、高度交聯(lián)的高分子共聚物，又稱為高分子吸附劑。這類高分子材料具子共聚物，又稱為高分子吸附劑。這類高分子材料具有較大的比表面積和適

10、當?shù)目讖?，可從氣相或溶液中有較大的比表面積和適當?shù)目讖?，可從氣相或溶液中吸附某些物質(zhì)。吸附某些物質(zhì)。 在吸附樹脂出現(xiàn)之前，用于吸附目的的吸附劑已在吸附樹脂出現(xiàn)之前，用于吸附目的的吸附劑已廣泛使用，例如活性氧化鋁、硅藻土、白土和硅膠、廣泛使用，例如活性氧化鋁、硅藻土、白土和硅膠、分子篩、活性炭等。而分子篩、活性炭等。而吸附樹脂是吸附劑中的一大分吸附樹脂是吸附劑中的一大分支，是吸附劑中品種最多、應(yīng)用最晚的一個類別支，是吸附劑中品種最多、應(yīng)用最晚的一個類別。 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 吸附樹脂出現(xiàn)于吸附樹脂出現(xiàn)于上一世紀上一世紀60年代年代，我國于，我國于1980年

11、年以后才開始有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。目前吸附樹脂以后才開始有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。目前吸附樹脂的應(yīng)用已遍及許多領(lǐng)域，形成一種獨特的吸附分離技的應(yīng)用已遍及許多領(lǐng)域，形成一種獨特的吸附分離技術(shù)。由于結(jié)構(gòu)上的多樣性，吸附樹脂可以根據(jù)實際用術(shù)。由于結(jié)構(gòu)上的多樣性，吸附樹脂可以根據(jù)實際用途進行選擇或設(shè)計，因此發(fā)展了許多有針對性用途的途進行選擇或設(shè)計，因此發(fā)展了許多有針對性用途的特殊品種。這是其他吸附劑所無法比擬的。也正是由特殊品種。這是其他吸附劑所無法比擬的。也正是由于這種原因，吸附樹脂的發(fā)展速度很快，新品種，新于這種原因，吸附樹脂的發(fā)展速度很快，新品種，新用途不斷出現(xiàn)。吸附樹脂及其吸附分離技術(shù)在各個領(lǐng)

12、用途不斷出現(xiàn)。吸附樹脂及其吸附分離技術(shù)在各個領(lǐng)域中的重要性越來越突出。域中的重要性越來越突出。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.2 離子交換樹脂和吸附樹脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹脂和吸附樹脂的結(jié)構(gòu)2.2.1 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的結(jié)構(gòu) 離子交換樹脂是一類帶有可離子化基團的三維網(wǎng)離子交換樹脂是一類帶有可離子化基團的三維網(wǎng)狀高分子材料狀高分子材料，其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一般的酸、堿，也不溶于普通的有機溶劑，如乙醇、丙般的酸、堿，也不溶于普通的有機溶劑，如乙醇、丙酮和烴類溶劑。常見的離子交換樹脂的粒徑為酮和烴類溶劑。常見的離子交換

13、樹脂的粒徑為0.31.2 nm。一些特殊用途的離子交換樹脂的粒徑可能大。一些特殊用途的離子交換樹脂的粒徑可能大于或小于這一范圍。于或小于這一范圍。 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料圖圖21 21 聚苯乙烯型陽離子交換樹脂的示意圖聚苯乙烯型陽離子交換樹脂的示意圖 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 從圖中可見，樹脂由三部分組成：從圖中可見，樹脂由三部分組成：三維空間結(jié)構(gòu)三維空間結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架；骨架上連接的可離子化的功能基團；功的網(wǎng)絡(luò)骨架；骨架上連接的可離子化的功能基團；功能基團上吸附的可交換的離子。能基團上吸附的可交換的離子。 強酸型陽離子交換樹

14、脂的功能基團是強酸型陽離子交換樹脂的功能基團是SO3-H+，它可解離出它可解離出H+，而，而H+可與周圍的外來離子互相交換?？膳c周圍的外來離子互相交換。功能基團是固定在網(wǎng)絡(luò)骨架上的，不能自由移動。由功能基團是固定在網(wǎng)絡(luò)骨架上的，不能自由移動。由它解離出的離子卻能自由移動，并與周圍的其他離子它解離出的離子卻能自由移動，并與周圍的其他離子互相交換。這種能自由移動的離子稱為互相交換。這種能自由移動的離子稱為可交換離子可交換離子。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 通過通過改變濃度差、利用親和力差別改變濃度差、利用親和力差別等，使可交換等，使可交換離子與其他同類型離子進行反復的

15、交換，達到濃縮、離子與其他同類型離子進行反復的交換，達到濃縮、分離、提純、凈化等目的。分離、提純、凈化等目的。 通常，將能解離出陽離子、并能與外來陽離子進通常，將能解離出陽離子、并能與外來陽離子進行交換的樹脂稱作行交換的樹脂稱作陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂；而將能解離出陰；而將能解離出陰離子、并能與外來陰離子進行交換的樹脂稱作離子、并能與外來陰離子進行交換的樹脂稱作陰離子陰離子交換樹脂交換樹脂。從無機化學的角度看，可以認為陽離子交。從無機化學的角度看，可以認為陽離子交換樹脂相當于高分子多元酸，陰離子交換樹脂相當于換樹脂相當于高分子多元酸，陰離子交換樹脂相當于高分子多元堿。應(yīng)當指出，離子交換樹脂

16、除了離子交高分子多元堿。應(yīng)當指出，離子交換樹脂除了離子交換功能外，還具有吸附等其他功能，這與無機酸堿是換功能外，還具有吸附等其他功能，這與無機酸堿是截然不同的。截然不同的。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.2.2 吸附樹脂的結(jié)構(gòu)吸附樹脂的結(jié)構(gòu) 吸附樹脂的外觀一般為直徑為吸附樹脂的外觀一般為直徑為0.31.0 mm的小的小圓圓球，表面光滑，根據(jù)品種和性能的不同可為乳白色、球，表面光滑，根據(jù)品種和性能的不同可為乳白色、淺黃色或深褐色。吸附樹脂的顆粒的大小對性能影響淺黃色或深褐色。吸附樹脂的顆粒的大小對性能影響很大。粒徑越小、越均勻，樹脂的吸附性能越好。但很大。粒徑越小、

17、越均勻，樹脂的吸附性能越好。但是粒徑太小，使用時對流體的阻力太大，過濾困難，是粒徑太小，使用時對流體的阻力太大，過濾困難，并且容易流失。粒徑均一的吸附樹脂在生產(chǎn)中尚難以并且容易流失。粒徑均一的吸附樹脂在生產(chǎn)中尚難以做到，故目前吸附樹脂一般具有較寬的粒徑分布。做到，故目前吸附樹脂一般具有較寬的粒徑分布。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 吸附樹脂手感堅硬，有較高的強度。密度略大于吸附樹脂手感堅硬，有較高的強度。密度略大于水，在有機溶劑中有一定溶脹性。但干燥后重新收水，在有機溶劑中有一定溶脹性。但干燥后重新收縮。而且往往溶脹越大時，干燥后收縮越厲害。使用縮。而且往往溶脹越大

18、時，干燥后收縮越厲害。使用中為了避免吸附樹脂過度溶脹，常采用對吸附樹脂溶中為了避免吸附樹脂過度溶脹，常采用對吸附樹脂溶脹性較小的乙醇、甲醇等進行置換，再過渡到水。吸脹性較小的乙醇、甲醇等進行置換，再過渡到水。吸附樹脂必須在含水的條件下保存，以免樹脂收縮而使附樹脂必須在含水的條件下保存，以免樹脂收縮而使孔徑變小。因此孔徑變小。因此吸附樹脂一般都是含水出售的。吸附樹脂一般都是含水出售的。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 吸附樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復雜。從掃描電子顯微鏡下吸附樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復雜。從掃描電子顯微鏡下可觀察到，可觀察到，樹脂內(nèi)部像一堆葡萄微球樹脂內(nèi)部像一堆葡萄微球，葡萄

19、珠的大小，葡萄珠的大小約在約在0.060.5m范圍內(nèi)，葡萄珠之間存在許多空范圍內(nèi)，葡萄珠之間存在許多空隙，這實際上就是樹脂的孔。研究表明葡萄球內(nèi)部還隙，這實際上就是樹脂的孔。研究表明葡萄球內(nèi)部還有許多微孔。葡萄珠之間的相互粘連則形成宏觀上球有許多微孔。葡萄珠之間的相互粘連則形成宏觀上球型的樹脂。正是這種多孔結(jié)構(gòu)賦予樹脂優(yōu)良的吸附性型的樹脂。正是這種多孔結(jié)構(gòu)賦予樹脂優(yōu)良的吸附性能，因此是吸附樹脂制備和性能研究中的關(guān)鍵技術(shù)。能，因此是吸附樹脂制備和性能研究中的關(guān)鍵技術(shù)。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.3 離子交換樹脂和吸附樹脂的分類離子交換樹脂和吸附樹脂的分類2.3.

20、1 離子交換樹脂的分類離子交換樹脂的分類 離子交換樹脂的分類方法有很多種，最常用和最離子交換樹脂的分類方法有很多種，最常用和最重要的分類方法有以下兩種。重要的分類方法有以下兩種。（1）按交換基團的性質(zhì)分類）按交換基團的性質(zhì)分類 按交換基團性質(zhì)的不同，可將離子交換樹脂分為按交換基團性質(zhì)的不同，可將離子交換樹脂分為陽離子陽離子交換樹脂和交換樹脂和陰離子陰離子交換樹脂兩大類。交換樹脂兩大類。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂：骨架上結(jié)合有磺酸基(-SO3H)（強酸性陽離子交換樹脂）或羧酸基(-COOH)(弱酸性陽離子交換樹脂）。陰離子交換樹脂陰離子

21、交換樹脂：骨架上結(jié)合有季銨基(強堿性陰離子交換樹脂)，伯胺基、仲胺基、叔胺基（弱堿性陰離子交換樹脂）。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（2）按樹脂的物理結(jié)構(gòu)分類）按樹脂的物理結(jié)構(gòu)分類 按其物理結(jié)構(gòu)的不同，可將離子交換樹脂分為按其物理結(jié)構(gòu)的不同，可將離子交換樹脂分為凝凝膠型、大孔型和載體型膠型、大孔型和載體型三類。圖三類。圖22是這些樹脂結(jié)構(gòu)是這些樹脂結(jié)構(gòu)的示意圖。的示意圖。圖圖22 不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的模型不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的模型第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（1）凝膠型離子交換樹脂）凝膠型離子交換樹脂 凡凡外觀透明、具有均相高

22、分子凝膠結(jié)構(gòu)外觀透明、具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交的離子交換樹脂統(tǒng)稱為換樹脂統(tǒng)稱為凝膠型離子交換樹脂凝膠型離子交換樹脂。這類樹脂表面光。這類樹脂表面光滑，球粒內(nèi)部沒有大的毛細孔。在水中會溶脹成凝膠滑，球粒內(nèi)部沒有大的毛細孔。在水中會溶脹成凝膠狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔。大分子鏈之間的間隙狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔。大分子鏈之間的間隙約為約為24nm。一般無機小分子的半徑在。一般無機小分子的半徑在1nm以下，因以下，因此可自由地通過離子交換樹脂內(nèi)大分子鏈的間隙。在此可自由地通過離子交換樹脂內(nèi)大分子鏈的間隙。在無水狀態(tài)下，凝膠型離子交換樹脂的分子鏈緊縮，體無水狀態(tài)下，凝膠型離子交換樹脂的分子鏈緊

23、縮，體積縮小，無機小分子無法通過。所以，積縮小，無機小分子無法通過。所以，這類離子交換這類離子交換樹脂在干燥條件下或油類中將喪失離子交換功能。樹脂在干燥條件下或油類中將喪失離子交換功能。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（2）大孔型離子交換樹脂）大孔型離子交換樹脂 針對凝膠型離子交換樹脂的缺點，研制了大孔型針對凝膠型離子交換樹脂的缺點，研制了大孔型離子交換樹脂。離子交換樹脂。大孔型離子交換樹脂外觀不透明，表大孔型離子交換樹脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細孔，因此也存在不同尺寸

24、的毛細孔，因此可在非水體系中起離可在非水體系中起離子交換和吸附作用子交換和吸附作用。大孔型離子交換樹脂的孔徑一般。大孔型離子交換樹脂的孔徑一般為幾納米至幾百納米，比表面積可達每克樹脂幾百平為幾納米至幾百納米，比表面積可達每克樹脂幾百平方米，因此其吸附功能十分顯著。方米，因此其吸附功能十分顯著。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（3）載體型離子交換樹脂）載體型離子交換樹脂 載體型離子交換樹脂是一種特殊用途樹脂，主要載體型離子交換樹脂是一種特殊用途樹脂，主要用作用作液相色譜的固定相液相色譜的固定相。一般是將離子交換樹脂包覆。一般是將離子交換樹脂包覆在硅膠或玻璃珠等表面上制成

25、。它可經(jīng)受液相色譜中在硅膠或玻璃珠等表面上制成。它可經(jīng)受液相色譜中流動介質(zhì)的高壓，又具有離子交換功能。流動介質(zhì)的高壓，又具有離子交換功能。 此外，為了特殊的需要，已研制成多種具有特殊此外，為了特殊的需要，已研制成多種具有特殊功能的離子交換樹脂。如螯合樹脂、氧化還原樹脂、功能的離子交換樹脂。如螯合樹脂、氧化還原樹脂、兩性樹脂等。兩性樹脂等。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.3.2 吸附樹脂的分類吸附樹脂的分類 吸附樹脂有許多品種，吸附能力和所吸附物質(zhì)的吸附樹脂有許多品種，吸附能力和所吸附物質(zhì)的種類也有區(qū)別。但其共同之處是具有多孔性，并具有種類也有區(qū)別。但其共同之處是具

26、有多孔性，并具有較大的表面積。吸附樹脂目前尚無統(tǒng)一的分類方法，較大的表面積。吸附樹脂目前尚無統(tǒng)一的分類方法，通常按其化學結(jié)構(gòu)分為以下幾類。通常按其化學結(jié)構(gòu)分為以下幾類。（1）非極性吸附樹脂）非極性吸附樹脂 指樹脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正指樹脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負電荷相對集中的極性基團的樹脂。代表性產(chǎn)品為由負電荷相對集中的極性基團的樹脂。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹脂。苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（2）中極性吸附樹脂）中極性吸附樹脂 這類樹脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團，樹這類樹脂

27、的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團，樹 脂具有一定的極性。脂具有一定的極性。（3）極性吸附樹脂）極性吸附樹脂 分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基 團，這些基團的極性大于酯基。團，這些基團的極性大于酯基。（4）強極性吸附樹脂）強極性吸附樹脂 強極性吸附樹脂含有極性很強的基團，如吡啶、強極性吸附樹脂含有極性很強的基團，如吡啶、 氨基等。氨基等。第二章第二章 吸吸附分離功能高分子材料附分離功能高分子材料思考題：（1）離子交換樹脂和吸附樹脂的基本概念。（2）離子交換樹脂和吸附樹脂各有哪些類別？第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.4

28、 離子交換樹脂的命名離子交換樹脂的命名 我國前石油化學工業(yè)部于我國前石油化學工業(yè)部于1977年年7月月l日正式頒布日正式頒布了離子交換樹脂的部頒標準了離子交換樹脂的部頒標準HG2-884-886-76離子交離子交換樹脂產(chǎn)品分類、命名及型號換樹脂產(chǎn)品分類、命名及型號。 這套標準中規(guī)定，離子交換樹脂的全名由這套標準中規(guī)定，離子交換樹脂的全名由分類名分類名稱、骨架（或基團）名稱和基本名稱稱、骨架（或基團）名稱和基本名稱排列組成。排列組成。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 離子交換樹脂的基本名稱為離子交換樹脂。凡分離子交換樹脂的基本名稱為離子交換樹脂。凡分類中類中屬酸性的，屬

29、酸性的，在基本名稱前加在基本名稱前加“陽陽”字；凡分類中字；凡分類中屬堿性的，屬堿性的，在基本名稱前加在基本名稱前加“陰陰”字。此外，為了區(qū)字。此外，為了區(qū)別離子交換樹脂產(chǎn)品中同一類中的不同品種，在別離子交換樹脂產(chǎn)品中同一類中的不同品種，在全名全名前必須加型號前必須加型號。 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 離子交換樹脂的型號離子交換樹脂的型號由三位阿拉伯數(shù)字組成由三位阿拉伯數(shù)字組成。第。第一位數(shù)字代表一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類產(chǎn)品分類；第二位數(shù)字代表；第二位數(shù)字代表骨架結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)；第三位數(shù)字為第三位數(shù)字為順序號順序號，用于區(qū)別離子交換樹脂樹脂中，用于區(qū)別離子交換樹脂樹脂

30、中基團、交聯(lián)劑、致孔劑等的不同，由各生產(chǎn)廠自行掌基團、交聯(lián)劑、致孔劑等的不同，由各生產(chǎn)廠自行掌握和制定。對握和制定。對凝膠型凝膠型離子交換樹脂，往往在型號后面離子交換樹脂，往往在型號后面用用“”和一個阿拉伯樹脂相連，以表示樹脂的和一個阿拉伯樹脂相連，以表示樹脂的交聯(lián)交聯(lián)度度（質(zhì)量百分數(shù)），而對（質(zhì)量百分數(shù)），而對大孔型大孔型樹脂，則在型號前冠樹脂，則在型號前冠以字母以字母“D”。 根據(jù)離子交換樹脂功能基團的性質(zhì)，將其分為強酸(0)、弱酸(1)、強堿(2)、弱堿(3)、螯合(4)、兩性(5)和氧化還原(6)七類（產(chǎn)品分類）第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料表表23 離子交

31、換樹脂骨架分類編號離子交換樹脂骨架分類編號 編號編號骨架分類骨架分類0聚苯乙烯系聚苯乙烯系1聚丙烯酸系聚丙烯酸系2酚醛樹脂系酚醛樹脂系3環(huán)氧樹脂系環(huán)氧樹脂系4聚乙烯吡啶系聚乙烯吡啶系5脲醛樹脂系脲醛樹脂系6聚氯乙稀系聚氯乙稀系第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 例如，例如，D113樹脂是水處理應(yīng)用中用量很大的一種樹脂是水處理應(yīng)用中用量很大的一種樹脂。它的命名為：樹脂。它的命名為： D113: D-代表大孔型代表大孔型第一個第一個1-代表弱酸代表弱酸第二個第二個1-代表骨架結(jié)構(gòu)（聚丙烯酸系）代表骨架結(jié)構(gòu)（聚丙烯酸系）3-代表順序號。代表順序號。大孔型弱酸型聚丙烯酸系大孔型

32、弱酸型聚丙烯酸系陽陽離子交換樹脂離子交換樹脂而而00110樹脂則是：交聯(lián)度為樹脂則是：交聯(lián)度為10%的強酸型苯乙烯系的強酸型苯乙烯系陽離子交換樹脂。陽離子交換樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.5 離子交換樹脂的制備方法離子交換樹脂的制備方法2.5.1 凝膠型離子交換樹脂凝膠型離子交換樹脂 凝膠型離子交換樹脂的制備過程主要包括兩大部凝膠型離子交換樹脂的制備過程主要包括兩大部分：分：合成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子和連接上離子交合成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子和連接上離子交換基團換基團。 具體方法，可先合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，然后使之具體方法，可先合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，然后使之

33、溶脹，通過化學反應(yīng)將交換基團連接到大分子上。也溶脹，通過化學反應(yīng)將交換基團連接到大分子上。也可先將交換基團連接到單體上，或直接采用帶有交換可先將交換基團連接到單體上，或直接采用帶有交換基團的單體聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子的方法?；鶊F的單體聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子的方法。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（1）強酸型陽離子交換樹脂的制備）強酸型陽離子交換樹脂的制備 強酸型陽離子交換樹脂絕大多數(shù)為強酸型陽離子交換樹脂絕大多數(shù)為聚苯乙烯聚苯乙烯為骨架，通為骨架，通常采用常采用懸浮聚合懸浮聚合法合成樹脂，然后法合成樹脂，然后磺化磺化接上交換基團。接上交換基團。 由上述反應(yīng)獲得的球狀共聚物

34、稱為由上述反應(yīng)獲得的球狀共聚物稱為“白球白球”。將白球洗將白球洗凈干燥后，用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有機溶劑溶脹，凈干燥后，用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有機溶劑溶脹，然后用濃硫酸或氯磺酸等磺化。通常稱磺化后的球狀共聚物然后用濃硫酸或氯磺酸等磺化。通常稱磺化后的球狀共聚物為為“黃球黃球”。H2SO4, C2H4Cl2HSO3Cl, C2H4Cl2SO2HSO3HH2O第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 含有含有SO3H交換基團的離子交換樹脂稱為交換基團的離子交換樹脂稱為氫型陽氫型陽離子交換樹脂離子交換樹脂，其中，其中H+為可自由活動的離子。由于它為可自由活動的離子。由于

35、它們的貯存穩(wěn)定性不好，且有較強的腐蝕性，因此常將們的貯存穩(wěn)定性不好，且有較強的腐蝕性，因此常將它們與它們與NaOH反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為Na型離子交換樹脂型離子交換樹脂。Na型型樹脂有較好的貯存穩(wěn)定性。樹脂有較好的貯存穩(wěn)定性。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（2）弱酸型陽離子交換樹脂的制備）弱酸型陽離子交換樹脂的制備 弱酸型陽離子交換樹脂大多是弱酸型陽離子交換樹脂大多是聚丙烯酸為骨架聚丙烯酸為骨架，因此可用帶有功能基的單體直接聚合而成。因此可用帶有功能基的單體直接聚合而成。CH2CHCHCOOH+CH2CH2CHCH2CHCH2COOHCHCH2CH其中，其中，CO

36、OH即為交換基團。即為交換基團。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 丙烯酸丙烯酸的水溶性較大，聚合不易進行，故常采用的水溶性較大，聚合不易進行，故常采用其其酯類單體酯類單體進行聚合后再進行水解的方法來制備。進行聚合后再進行水解的方法來制備。CH2CCOOCH3+CH2CH2CCH2CHCH2CH3COOCH3CH3CH2CCH2CHCH2COOHCH3NaOHH2O+ CH3OHCHCH2CHCHCH第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（3）強堿型陰離子交換樹脂的制備）強堿型陰離子交換樹脂的制備 強堿型陰離子交換樹脂主要以強堿型陰離子交換樹脂主要以

37、季胺基季胺基作為離子交作為離子交換基團，以換基團，以聚苯乙烯為骨架聚苯乙烯為骨架。制備方法是：將聚苯乙。制備方法是：將聚苯乙烯白球進行氯甲基化，然后利用苯環(huán)對位上的氯甲烯白球進行氯甲基化，然后利用苯環(huán)對位上的氯甲基的活潑氯，定量地與各種胺進行胺基化反應(yīng)?；幕顫娐?，定量地與各種胺進行胺基化反應(yīng)。 苯環(huán)可在路易氏酸如苯環(huán)可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催化等催化下，與氯甲醚氯甲基化。下，與氯甲醚氯甲基化。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料CH2CHCH2CH2CHCH3OCH2ClCH2CHCH2CH2CHCH2Cl+ CH3OHZnCl2CHCH 所得

38、的中間產(chǎn)品通常稱為所得的中間產(chǎn)品通常稱為“氯球氯球”。用氯球可十分。用氯球可十分容易地進行胺基化反應(yīng)。容易地進行胺基化反應(yīng)。氯球氯球第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料CH2ClN(CH3)N(CH3)C2H4OHCH2N+(CH3)3Cl-CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl-型強堿型陰離子交換樹脂型強堿型陰離子交換樹脂第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 型與型與型季胺類強堿樹脂的性質(zhì)略有不同。型季胺類強堿樹脂的性質(zhì)略有不同。型的堿性很強，對型的堿性很強，對OH離子的親合力小。當用離子的親合力小。當用NaOH再生時，效率很低，但其耐氧化性和

39、熱穩(wěn)定性較好。再生時，效率很低，但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性較好。 型引入了帶羥基的烷基，利用羥基吸電子的特型引入了帶羥基的烷基，利用羥基吸電子的特性，降低了胺基的堿性，再生效率提高。但其耐氧化性，降低了胺基的堿性，再生效率提高。但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性相對較差。性和熱穩(wěn)定性相對較差。 由于氯甲基化毒性很大，故樹脂的生產(chǎn)過程中的由于氯甲基化毒性很大，故樹脂的生產(chǎn)過程中的勞動保護是一重大問題。勞動保護是一重大問題。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料（4）弱堿型陰離子交換樹脂的制備）弱堿型陰離子交換樹脂的制備 用氯球與伯胺、仲胺或叔胺類化合物進行胺化反用氯球與伯胺、仲胺或叔胺類化合

40、物進行胺化反應(yīng)，可得弱堿離子交換樹脂。但由于制備氯球過程的應(yīng)，可得弱堿離子交換樹脂。但由于制備氯球過程的毒性較大，現(xiàn)在生產(chǎn)中已較少采用這種方法。毒性較大，現(xiàn)在生產(chǎn)中已較少采用這種方法。 利用羧酸類基團與胺類化合物進行酰胺化反應(yīng)，利用羧酸類基團與胺類化合物進行酰胺化反應(yīng)，可制得含酰胺基團的可制得含酰胺基團的弱堿型陰弱堿型陰離子交換樹脂。離子交換樹脂。例如將例如將交聯(lián)的交聯(lián)的聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯在在二乙烯基苯或苯乙酮二乙烯基苯或苯乙酮中溶脹，中溶脹，然后在然后在130150下與下與多乙烯多胺多乙烯多胺反應(yīng)，形成多胺樹反應(yīng)，形成多胺樹脂。再用脂。再用甲醛或甲酸甲醛或甲酸進行甲基化反應(yīng)，可獲得性能

41、良進行甲基化反應(yīng)，可獲得性能良好的叔胺樹脂。好的叔胺樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料CH2CHCH2CH2CHCH2CHCH2CH2CHCHCHNH2(C2H4NH)nHCOOCH3CONH(C2H4NH)nH二乙苯CH2OCONH(C2H4N)nCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCH第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.5.2 大孔型離子交換樹脂大孔型離子交換樹脂 大孔型離子交換樹脂的特點是大孔型離子交換樹脂的特點是在樹脂內(nèi)部存在大在樹脂內(nèi)部存在大量的毛細孔量的毛細孔。無論樹脂處于干態(tài)或濕態(tài)、收縮或溶脹。無論樹脂處于干態(tài)或濕態(tài)、收縮

42、或溶脹時，這種毛細孔都不會消失。凝膠型離子交換樹脂中時，這種毛細孔都不會消失。凝膠型離子交換樹脂中的分子間隙為的分子間隙為24nm，而大孔型樹脂中的毛細孔直徑，而大孔型樹脂中的毛細孔直徑可達可達幾幾nm至幾千至幾千nm。分子間隙為。分子間隙為2nm的離子交換樹的離子交換樹脂的比表面積約為脂的比表面積約為l m2/g，而，而20nm孔徑的大孔型樹脂孔徑的大孔型樹脂的比表面積高達幾千的比表面積高達幾千m2/g。若在大孔骨架上連接上交。若在大孔骨架上連接上交換功能基團，就成為大孔型離子交換樹脂。換功能基團，就成為大孔型離子交換樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 凝膠型離

43、子交換樹脂除了有在干態(tài)和非水系統(tǒng)中凝膠型離子交換樹脂除了有在干態(tài)和非水系統(tǒng)中不能使用的缺點外，還存在一個嚴重的缺點，即使用不能使用的缺點外，還存在一個嚴重的缺點，即使用中會產(chǎn)生中會產(chǎn)生“中毒中毒”現(xiàn)象。所謂的中毒是指其在使用了現(xiàn)象。所謂的中毒是指其在使用了一段時間后，會失去離子交換功能現(xiàn)象。研究表明，一段時間后，會失去離子交換功能現(xiàn)象。研究表明，這是由于苯乙烯與二乙烯基苯的共聚特性造成的。這是由于苯乙烯與二乙烯基苯的共聚特性造成的。 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 在共聚過程中，二乙烯基苯的自聚速率大于與苯在共聚過程中，二乙烯基苯的自聚速率大于與苯乙烯共聚，因此在聚

44、合初期，進入共聚物的二乙烯基乙烯共聚，因此在聚合初期，進入共聚物的二乙烯基苯單元比例較高，而聚合后期，二乙烯基苯單體已基苯單元比例較高，而聚合后期，二乙烯基苯單體已基本消耗完，反應(yīng)主要為苯乙烯的自聚。結(jié)果，球狀樹本消耗完，反應(yīng)主要為苯乙烯的自聚。結(jié)果，球狀樹脂脂內(nèi)部的交聯(lián)密度不同，外疏內(nèi)密內(nèi)部的交聯(lián)密度不同，外疏內(nèi)密。 在離子交換樹脂使用中，體積較大的離子擴散進在離子交換樹脂使用中，體積較大的離子擴散進入樹脂內(nèi)部。而在再生時，由于外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，較入樹脂內(nèi)部。而在再生時，由于外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，較大離子會卡在分子間隙中，不易與可移動離子發(fā)生交大離子會卡在分子間隙中，不易與可移動離子發(fā)生交換，最終失

45、去交換功能，造成樹脂換，最終失去交換功能，造成樹脂“中毒中毒”現(xiàn)象。大現(xiàn)象。大孔型離子交換樹脂不存在外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，從而克服孔型離子交換樹脂不存在外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，從而克服了中毒現(xiàn)象。了中毒現(xiàn)象。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 大孔型樹脂的制備方法與凝膠型離子交換樹脂基大孔型樹脂的制備方法與凝膠型離子交換樹脂基本相同。重要的大孔型樹脂仍以苯乙烯類為主。與離本相同。重要的大孔型樹脂仍以苯乙烯類為主。與離子交換樹脂相比，制備中有兩個最大的不同之處：子交換樹脂相比，制備中有兩個最大的不同之處：一一是二乙烯基苯含量大大增加，一般達是二乙烯基苯含量大大增加，一般達85以上；二是

46、以上；二是在制備中加入致孔劑。在制備中加入致孔劑。 致孔劑可分為兩大類：一類為致孔劑可分為兩大類：一類為聚合物的良溶劑，聚合物的良溶劑，又稱又稱溶脹劑溶脹劑；另一類為；另一類為聚合物的不良溶劑，即單體的聚合物的不良溶劑，即單體的溶劑，聚合物的沉淀劑溶劑，聚合物的沉淀劑。 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 良溶劑如良溶劑如甲苯甲苯，共聚物的鏈節(jié)在甲苯中伸展。隨，共聚物的鏈節(jié)在甲苯中伸展。隨交聯(lián)程度提高，共聚物逐漸固化，聚合物和良溶劑開交聯(lián)程度提高，共聚物逐漸固化，聚合物和良溶劑開始出現(xiàn)相分離。聚合完成后，抽提去除溶劑，則在聚始出現(xiàn)相分離。聚合完成后，抽提去除溶劑，則在聚

47、合物骨架上留下多孔結(jié)構(gòu)。合物骨架上留下多孔結(jié)構(gòu)。 不良溶劑如不良溶劑如脂肪醇脂肪醇，它們是單體的溶劑，聚合物，它們是單體的溶劑，聚合物的沉淀劑。共聚物分子隨聚合的進行逐漸卷縮，形成的沉淀劑。共聚物分子隨聚合的進行逐漸卷縮，形成細小的分子圓球，圓球之間通過分子鏈相互纏結(jié)。因細小的分子圓球，圓球之間通過分子鏈相互纏結(jié)。因此，這種大孔型樹脂仿佛是由一簇葡萄狀小球組成。此，這種大孔型樹脂仿佛是由一簇葡萄狀小球組成。一般來說，由不良溶劑致孔的大孔型樹脂比良溶劑致一般來說，由不良溶劑致孔的大孔型樹脂比良溶劑致孔的大孔型樹脂有較大的孔徑和較小的比表面積?？椎拇罂仔蜆渲休^大的孔徑和較小的比表面積。第三章第三

48、章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 通過對兩種致孔劑的選擇和配合，可以獲得各種通過對兩種致孔劑的選擇和配合，可以獲得各種規(guī)格的大孔型樹脂。規(guī)格的大孔型樹脂。 例如：將例如：將100己烷己烷作致孔劑，產(chǎn)物的比表面積為作致孔劑，產(chǎn)物的比表面積為90m2/g，孔徑為，孔徑為43nm。而改為。而改為15甲苯和甲苯和85己烷己烷混合物作致孔劑，孔徑降至混合物作致孔劑，孔徑降至13.5nm，而產(chǎn)物的比表，而產(chǎn)物的比表面積提高到面積提高到171m2/g 。 如果在上述樹脂中連接上各種交換基團，就得到如果在上述樹脂中連接上各種交換基團，就得到各種規(guī)格的大孔型離子交換樹脂。各種規(guī)格的大孔型離子交換

49、樹脂。第二章第二章 吸吸附分離功能高分子材料附分離功能高分子材料思考題：（1）掌握離子交換樹脂的命名。（2）強酸性/強堿性離子交換樹脂的制備，各舉一例？（3）大孔型離子交換樹脂的致孔劑有哪些類型， 其制備的樹脂性能有何不同？第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.6 其它類型的離子交換樹脂其它類型的離子交換樹脂2.6.1 氧化還原樹脂氧化還原樹脂 氧化還原樹脂也稱氧化還原樹脂也稱電子交換樹脂電子交換樹脂，指帶有能與周，指帶有能與周圍活性物質(zhì)進行電子交換、發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一類圍活性物質(zhì)進行電子交換、發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一類樹脂。樹脂。 在交換過程中，樹脂失去電子，由原來的還

50、原形在交換過程中，樹脂失去電子，由原來的還原形式轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸问?，而周圍的物質(zhì)被還原。典型例子式轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸问?，而周圍的物質(zhì)被還原。典型例子如下：如下： 第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料OHHOOO氧化還原+ 2H+ + 2eSH2SS+ 2H+ + 2e第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 氧化還原樹脂的制備方法與其他離子交換樹脂類氧化還原樹脂的制備方法與其他離子交換樹脂類似，可以將帶有氧化還原基團的單體通過連鎖聚合或似，可以將帶有氧化還原基團的單體通過連鎖聚合或逐步聚合制得，也可將一些單體先制成高分子骨架，逐步聚合制得，也可將一些單體先制成高分

51、子骨架，然后通過高分子的基團反應(yīng)，引入氧化還原基團來制然后通過高分子的基團反應(yīng)，引入氧化還原基團來制取。當然也可通過天然高分子改性獲得。取。當然也可通過天然高分子改性獲得。 重要的氧化還原樹脂包括重要的氧化還原樹脂包括氫醌類、琉基類、吡啶氫醌類、琉基類、吡啶類、二茂鐵類、吩噻嗪類類、二茂鐵類、吩噻嗪類等多種類型。等多種類型。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 （1）氫醌類）氫醌類 氫醌、萘醌、葸醌氫醌、萘醌、葸醌等都可通過與醛類化合物進行等都可通過與醛類化合物進行聚合而得到氧化還原樹脂，也可通過本身帶酚基的乙聚合而得到氧化還原樹脂，也可通過本身帶酚基的乙烯基化合物聚合得

52、到氧化還原樹脂。烯基化合物聚合得到氧化還原樹脂。OHOHCH2CHOHOHCH2CHn第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料OHOH CH2O酸或堿OHOHCH2CH2OHOHCH2CH2OHOHOHOH+第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 （2）巰基類）巰基類 巰基類氧化還原樹脂一般是以巰基類氧化還原樹脂一般是以苯乙烯苯乙烯-二乙烯基苯二乙烯基苯共聚物為骨架共聚物為骨架，通過化學反應(yīng)引入琉基得到的。，通過化學反應(yīng)引入琉基得到的。CH2CHCH3OCH2ClCH2Cl+ NaSHCH2SH+ NaClCH2CHCH2ClCH2CHCH2CH第二章第二

53、章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 （4）二茂鐵類）二茂鐵類 二茂鐵類化合物是良好的氧化還原劑。在二茂鐵類化合物是良好的氧化還原劑。在乙烯基乙烯基單體中引入二茂鐵單體中引入二茂鐵，再通過自由基聚合，即可得到氧，再通過自由基聚合，即可得到氧化還原樹脂?；€原樹脂。CH2CHFeCH2CHFe氧化還原 Fe+A- nCH2CHn+ H+ + e第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.6.2 兩性樹脂兩性樹脂 將陰、陽兩種離子交換樹脂配合，可以除去溶液將陰、陽兩種離子交換樹脂配合，可以除去溶液中的陰、陽離子，達到去鹽的目的。但在再生時，也中的陰、陽離子，達到去鹽的

54、目的。但在再生時，也需要將兩種樹脂分別用酸、堿處理，手續(xù)較繁瑣。為需要將兩種樹脂分別用酸、堿處理，手續(xù)較繁瑣。為了克服這些缺點，研制了了克服這些缺點，研制了將陰、陽交換基團連接在同將陰、陽交換基團連接在同一樹脂骨架上的兩性樹脂一樹脂骨架上的兩性樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 兩性樹脂中的兩種功能基團是以共價鍵連接在樹兩性樹脂中的兩種功能基團是以共價鍵連接在樹脂骨架上的，互相靠得較近，呈中和狀態(tài)。但遇到溶脂骨架上的，互相靠得較近，呈中和狀態(tài)。但遇到溶液中的離子時，卻能起交換作用。樹脂使用后，只需液中的離子時，卻能起交換作用。樹脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，

55、恢復到樹脂原來的形式。大量的水淋洗即可再生，恢復到樹脂原來的形式。 兩性樹脂不僅可用于分離溶液中的鹽類和有機兩性樹脂不僅可用于分離溶液中的鹽類和有機物，還可作為物，還可作為緩沖劑緩沖劑，調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。，調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 現(xiàn)在，人們還開發(fā)了一種所謂現(xiàn)在，人們還開發(fā)了一種所謂“蛇籠樹脂蛇籠樹脂”。在。在這類樹脂中，分別含有兩種聚合物，一種帶有陽離子這類樹脂中，分別含有兩種聚合物，一種帶有陽離子交換基團，一種帶有陰離子交換基團。其中一種聚合交換基團，一種帶有陰離子交換基團。其中一種聚合物是交聯(lián)的，而另一種是線型的，恰似蛇被關(guān)在籠網(wǎng)物是交

56、聯(lián)的，而另一種是線型的，恰似蛇被關(guān)在籠網(wǎng)中，不能漏出，故形象地稱為中，不能漏出，故形象地稱為“蛇籠樹脂蛇籠樹脂”。在蛇籠。在蛇籠樹脂中，可以是樹脂中，可以是交聯(lián)的陰離子樹脂為籠，線型的陽離交聯(lián)的陰離子樹脂為籠，線型的陽離子樹脂為蛇子樹脂為蛇，也可以是，也可以是交聯(lián)的陽離子樹脂為籠，線型交聯(lián)的陽離子樹脂為籠，線型的陰離子樹脂為蛇。的陰離子樹脂為蛇。 蛇籠樹脂的特性與兩性樹脂類似，也可通過水洗蛇籠樹脂的特性與兩性樹脂類似，也可通過水洗而再生。而再生。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 兩性樹脂通常是通過將分別帶有陰、陽離子交換兩性樹脂通常是通過將分別帶有陰、陽離子交換基團的

57、兩種單體共聚而制得的，而蛇籠樹脂則是先將基團的兩種單體共聚而制得的，而蛇籠樹脂則是先將一種單體進行體型聚合，然后將此體型聚合物在某種一種單體進行體型聚合，然后將此體型聚合物在某種溶劑中溶脹，再將另一種單體在此溶脹聚合物中進行溶劑中溶脹，再將另一種單體在此溶脹聚合物中進行聚合制得的，相當于一種聚合制得的，相當于一種半互穿網(wǎng)絡(luò)體系。半互穿網(wǎng)絡(luò)體系。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料2.6.3 熱再生樹脂熱再生樹脂 離子交換樹脂的最大不足是需要用酸堿再生。為離子交換樹脂的最大不足是需要用酸堿再生。為了克服這種缺點，已經(jīng)發(fā)明了兩性樹脂。但普通的兩了克服這種缺點，已經(jīng)發(fā)明了兩性樹

58、脂。但普通的兩性樹脂再生時需用大量的水淋洗，仍覺不夠方便。為性樹脂再生時需用大量的水淋洗，仍覺不夠方便。為此，澳大利亞的科學家發(fā)明了能用此，澳大利亞的科學家發(fā)明了能用熱水簡單再生熱水簡單再生的熱的熱再生樹脂。再生樹脂。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 熱再生樹脂實際上也是一種兩性樹脂，在同一樹熱再生樹脂實際上也是一種兩性樹脂，在同一樹脂骨架中帶有脂骨架中帶有弱酸性弱酸性和和弱堿性弱堿性離子交換基團。這種樹離子交換基團。這種樹脂在室溫下能夠吸附脂在室溫下能夠吸附NaCl等鹽類，而在等鹽類，而在7080下可下可以把鹽重新脫附下來，從而達到脫鹽和再生的目的。以把鹽重新脫附下

59、來，從而達到脫鹽和再生的目的。 熱再生樹脂的工作原理如下：熱再生樹脂的工作原理如下： 在室溫下，樹脂與鹽溶液接觸，反應(yīng)向右進行，在室溫下，樹脂與鹽溶液接觸，反應(yīng)向右進行，羧酸基中的羧酸基中的H+轉(zhuǎn)移到弱堿性的胺基上，形成銨鹽。羧轉(zhuǎn)移到弱堿性的胺基上，形成銨鹽。羧酸根離子起了陽離子交換基團的作用，弱堿性基團則酸根離子起了陽離子交換基團的作用，弱堿性基團則與水中的與水中的Cl及羧酸基轉(zhuǎn)移來的及羧酸基轉(zhuǎn)移來的H+構(gòu)成鹽。構(gòu)成鹽。第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 這種由弱酸和弱堿構(gòu)成的鹽的平衡對熱十分敏這種由弱酸和弱堿構(gòu)成的鹽的平衡對熱十分敏感。感。當加熱到當加熱到80左右時

60、，水的解離大約比在左右時，水的解離大約比在25時時高高30倍倍。大量生成的。大量生成的H+和和OH離子抑制了樹脂原來離子抑制了樹脂原來的解離，使樹脂中交換基團構(gòu)成的鹽的水解，從而平的解離，使樹脂中交換基團構(gòu)成的鹽的水解，從而平衡向左移動，好像外加了酸或堿一樣，達到了再生的衡向左移動，好像外加了酸或堿一樣，達到了再生的目的。目的。 2025 R COOH + RNR2 + NaCl 7080 R COONa + RNR2HCl第二章第二章 吸附分離功能高分子材料吸附分離功能高分子材料 熱再生樹脂的工作原理并不復雜，但對樹脂及有熱再生樹脂的工作原理并不復雜，但對樹脂及有關(guān)操作要求卻是很嚴格的。關(guān)操作要求卻