吸附分离功能高分子
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类具有特殊性能和功能的材料，它们在各个领域都有着重
要的应用。
下面我们将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，聚合物凝胶是一种具有三维网状结构的高分子材料。
它具有良好的吸附
性能和多孔性，可以用于吸附分离、催化反应和药物控释等领域。
聚合物凝胶的制备方法多样，可以通过溶胶-凝胶法、自组装法等途径得到不同结构和性能的材料。
其次，形状记忆聚合物是一种具有记忆形状的高分子材料。
它可以在外界刺激
下发生形状改变，并在去除刺激后恢复原状。
这种材料广泛应用于医疗器械、纺织品、航空航天等领域，具有巨大的市场潜力。
另外，功能高分子材料中的聚合物复合材料也是一种重要的类型。
它由两种或
两种以上的高分子材料组成，通过物理或化学方法加工而成。
聚合物复合材料具有优异的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
此外，具有光学、电子、磁性等功能的高分子材料也备受关注。
例如，光敏高
分子材料可以在光照下发生化学或物理变化，被广泛应用于光刻、光纤通信等领域；导电高分子材料具有优异的导电性能，可以替代传统的金属导电材料，被应用于柔性电子、电池等领域；磁性高分子材料则具有磁响应性能，可以用于磁记录、磁医疗等领域。
总的来说，功能高分子材料具有多样的种类和广泛的应用前景。
随着科学技术
的不断进步，功能高分子材料必将在更多领域展现出其独特的价值和作用。
希望本文对功能高分子材料有关的内容有所帮助，谢谢阅读。
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
近十年来，国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
第二章吸附分离-1
聚合物共混碳化法
原理：挑选两种热稳定程度不同的聚合物均匀混 合后，则形成相分离结构，然后再进行热处理， 热稳定性差的聚合物(热解聚合物) 完全分解成
气相产物逸出，并可在热稳定性高的聚合物(炭化
聚合物)形成的炭前驱体或最终产物中留下大量的 孔结构。
溶胶-凝胶法
由于表面活性剂、乳胶粒和单分散的聚合 物微球等在溶剂中会形成一定形态的超分子阵列,利 用该超结构作为模板，在溶剂中加入无机物前体， 使其进行溶胶-凝胶反应，从而制备多孔材料。
分 属沉积法） 类
多孔陶瓷材料 （粉末烧结法，浆料固结法等） 泡沫塑料 压发泡法等） （挤出发泡法，注射发泡法，模
2.按孔径大小：
微孔 （孔径＜2nm）
分类 中孔 （孔径2～50nm） 大孔 （孔径＞50nm）
用途：主要用于吸附，储氢，催化，生
物分离，电子器件，微加工，矿化和
色谱载体等方面
3.多孔炭的制备：
吸附分离材料中的多孔吸附材料
所谓的多孔材料，需具备以下两个要素： （1）材料中包含有大量的孔隙； （2）所含孔隙被用来满足某种或某些设计要 求以达到所期待的使用性能指标。
多孔材料的类型
1. 按材料种类：
多孔炭 （模板法，溶胶－凝胶法等）
多孔硅 （模板法，溶胶－凝胶法等） 多孔非金属材料 多孔金属材料 （固态烧结法，熔体凝固法，金
• 物理吸附剂是指主要通过范德华引
力、偶极-偶极相互作用、氢键等较弱 的作用力吸附物质。
• 高分子吸附剂(吸附树脂)根据其极
性分为非极性、中极性、强极性三类。 • 非极性吸附剂均是交联聚苯乙烯大孔 树脂 • 非极性吸附剂主要通过范德华引力从 水溶液中吸附具有一定疏水性的物质。
• 中极性吸附剂主要是交联聚丙烯酸 甲酯、交联聚甲基丙烯酸甲酯及(甲 基)丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物
高分子吸附材料1
高分子吸附材料1.高分子吸附材料的概念高分子吸附材料是以吸附为特点，是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物吸附树脂。
这类高分子材料具有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。
它是最近几年高分子领域里新发展起来的一种多孔性树脂，由二乙烯苯等单体，在甲苯等有机溶剂存在下，通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。
2.高分子吸附材料的分类吸附分离功能高分子主要包括：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。
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。
以下以吸附树脂做重点介绍3.吸附树脂的发展史吸附树脂出现于上一世纪60年代，我国于1980年以后才开始有工业规模的生产和应用。
目前吸附树脂的应用已遍及许多领域，形成一种独特的吸附分离技术。
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。
4.吸附树脂的用途由于结构上的多样性，吸附树脂可以根据实际用途进行选择或设计，因此发展了许多有针对性用途的特殊品种。
这是其他吸附剂所无法比拟的。
也正是由于这种原因，吸附树脂的展速度很快，新品种，新用途不断出现。
广泛用于废水处理、药剂分离和提纯，用作化学反应催化剂的载体，气体色谱分析及凝胶渗透色谱分子量分级柱的填料。
其特点是容易再生，可以反复使用。
如配合阴、阳离子交换树脂，可以达到极高的分离净化水平。
近年来，聚合物催化剂发展迅速，在化学工业中的应用日益广泛。
而且化学吸附是分子参与反应的重要步骤，尤其是在多项催化时，具有吸附性的催化剂在化学反应中的作用是不可忽略的。
聚合物固载的催化剂是由具有催化活性的官能团、试剂、金属及金属络合物等连接到聚合物载体上而得。
具有以下优点：催化反应易控制、反应条件温和、操作简便、催化速度快、选择性高、可回收并循环利用，反应产物易于纯化，可减少对环境的污染和对设备的腐蚀，因此具有广阔的应用前景。
功能高分子05第2章吸附性高分子材料PPT
具有高吸附容量、高选择性和稳定性 等特性，广泛应用于分离、净化、催 化剂载体、离子交换等领域。
吸附性高分子材料的分类
根据吸附机理
物理吸附高分子材料和化学吸附 高分子材料。
根据功能性质
离子交换树脂、活性炭、沸石等。
根据应用领域
水处理、气体分离、催化剂载体等。
吸附性高分子材料的应用领域
01
02
03
现对特定物质的吸附分离。
吸附性高分子材料的环境友好性
总结词
随着环保意识的增强，环境友好型吸附性高分子材料成为研究热点，旨在降低对环境的 负面影响。
详细描述
研究者们致力于开发可生物降解、低毒或无毒的高分子材料，以替代传统的高分子吸附 剂。同时，研究高分子材料的循环利用和废弃物处理方法，以降低对环境的影响。此外，
03
吸附性高分子材料的性能研究
吸附性能研究
吸附性能
吸附性高分子材料能够有效地吸 附气体、液体或固体物质，具有
较高的吸附容量和选择性。
吸附机理
吸附性高分子材料的吸附机理主 要包括物理吸附和化学吸附，其 中物理吸附主要依靠分子间的范 德华力，而化学吸附则涉及到化
学键的形成。
影响因素
影响吸附性能的因素包括高分子 材料的结构、孔径、比表面积、 极性等，这些因素都会对吸附性
能产生影响。
分离性能研究
1 2 不同组分进 行有效的分离，从而实现混合物的净化和纯化。
分离机理
分离机理主要包括筛分作用、亲和作用和选择性 吸附等，这些机理的协同作用使得吸附性高分子 材料具有出色的分离性能。
分离技术
常见的分离技术包括固定床吸附、移动床吸附、 流化床吸附等，这些技术能够根据不同的分离需 求进行选择和应用。
吸附功能材料
沉淀聚合
乳液聚合
微米级
0.05～0.7μm
其中以悬浮聚合的应用最为广泛。
悬浮聚合所得的交联聚合物小球为凝胶型， 凝胶型交联小球在干态时孔隙非常小，只有在添 加良溶剂后才会重构一定的孔隙。因此，凝胶型 交联小球常常必须在良溶剂中使用。如果在聚合 反应过程中加入致孔剂，则可得到大孔型交联小 球，其多孔结构是永久的，在气相和不良溶剂中 也可使用，并且大孔型交联小球比凝胶型交联小 球吸附能力更强，在进行化学改性时，更容易获 得高的功能基引入率。 致孔技术: 惰性稀释剂致孔 线形高分子致孔
CH2 CH
CH2 CH
O O O O O O O O
O O O O
四
物理吸附功能高分子
物理吸附功能高分子主要是一些非离子吸附树脂，根 据其极性大小可分为非极性、中极性和强极性三类。 非极性吸附树脂主要是交联聚苯乙烯大孔树脂， 可通过范德华力吸附具有一定疏水性的物质，可用于 水溶液或空气中有机成分的吸附和富集。
三 化学吸附功能高分子
（1）离子交换树脂
离子交换树脂：通过离子键与各种阳离子或阴 离子产生吸附作用，对相应的离子进行离子交换。 离子交换树脂的分类: 强酸型阳离子交换树脂 弱酸型阳离子交换树脂 强碱型阴离子交换树脂 弱碱型阴离子交换树脂
聚苯乙烯磺酸树脂 聚（甲基）丙烯酸型 的离子交换树脂 对聚苯乙烯交联小球经 氯甲基化和季铵化改性得到 其离子交换功能团为伯胺基 、仲胺基或叔胺基
（2） 高分子螯合树脂
高分子螯合树脂的特征是在高分子骨架上连接有对金 属离子具有配位功能的螯合基团，通过选择性螯合作用而 实现对各种金属离子的浓缩和富集，可广泛地应用于分析 检测、污染治理、环境保护和工业生产。
如β-二酮螯合树脂,可以由甲基丙烯酰丙酮的聚合反 应而得，也可由聚乙烯醇与乙烯酮等反应而得：
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料是一类性能优异、具有特定功能的高分子材料，它们在各个领域都有着重要的应用价值。
下面将介绍一些常见的功能高分子材料及其特点。
首先，我们来谈谈功能高分子材料中的一种——聚合物凝胶材料。
聚合物凝胶材料是一种具有三维网状结构的高分子材料，其特点是具有大量的孔隙结构，表面积大、吸附性能好、机械性能优异。
由于其孔隙结构的特殊性质，聚合物凝胶材料在吸附分离、催化剂载体、药物控释等方面有着广泛的应用。
其次，功能高分子材料中的另一种常见类型是形状记忆高分子材料。
形状记忆高分子材料是一种具有形状记忆性能的高分子材料，其特点是可以在外界刺激下发生形状变化，并且在去除外界刺激后能够恢复原来的形状。
这种材料在医疗器械、纺织品、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
另外，还有一种功能高分子材料——导电高分子材料。
导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料，其特点是具有良好的导电性能、柔韧性和加工性能。
这种材料在电子器件、光伏领域、传感器等方面有着广泛的应用。
此外，功能高分子材料中还包括生物可降解高分子材料、光敏高分子材料、自修复高分子材料等多种类型。
这些材料在环保、医疗、光学等领域都有着重要的应用价值。
综上所述，功能高分子材料具有多种类型和广泛的应用领域，它们在材料科学领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，功能高分子材料的研究和应用将会更加广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
离子交换树脂和吸附树脂
第二节 离子交换树脂和吸附树脂的分类
c. 载体型离子交换树脂
一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻 璃珠等表面上制成。 主要用作液相色谱的固定相，可经受液 相色谱中流动介质的高压，又具有离子 交换功能。
阴离子 交换树脂
强碱型R3-NCl 弱碱型R-NH2、RNR’H、R-NR2’
第二节 离子交换树脂和吸附树脂的分类
螯合树脂：带有螯合基的树脂。 氧化还原树脂：带有氧化还原基的树脂。 两性树脂：带有阳阴两性基的树脂。 热再生树脂：弱酸弱碱的两性树脂可用热水再生。
离 子 交 换 树 脂 的 种 类
第二节 离子交换树脂和吸附树脂的分类
此后，Dow化学公司 Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性 离子交换树脂并实现工业化；Rohm & Hass公司进一步研制强碱 性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。
第一节 离子交换和吸附树脂概述
20世纪50年代末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具有机械强度高、交换速度快和 抗有机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。
(2) 按树脂的物理结构分类
a. 凝胶型离子交换树脂
外观透明、表面光滑，具有均相高分子凝 胶结构的离子交换树脂。球粒内部没有大 的毛细孔。 在水中会溶胀形成凝胶状。在无水状态下， 凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩。 干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。
第二节 离子交换树脂和吸附树脂的分类
吸附分离高分子材料课件
正相悬浮交联
高分子化合物作为反应物，成本较高 主要用于天然高分子，如壳聚糖用戊二醛交联成球，葡
聚糖采用环氧氯丙烷交联 优点：
交联密度均匀 孔结构分散性好
2、吸附树脂的成孔技术
要使吸附树脂有足够的吸附容量，必须在使用状态下有较高的比表面积。
提高比表面积
提高吸附容量
大量微孔
成孔技术
孔的形成及孔径大小
苯乙烯、二乙烯基苯，悬浮聚合，制成凝胶（不 加致孔剂）或多孔性的低交联度（<1%）共聚物
用氯甲醚进行氯甲基化反应（傅-克反应） 自交联
大网均孔结构，比表面积>1000m2/g
3、吸附树脂的主要品种
按照高分子主链的化学结构，主要有： 聚苯乙烯型 聚丙烯酸酯型 其他类型
（1）聚苯乙烯型
水
甜叶菊
FeSO4絮凝
过滤 AB-8吸附 废水
70%
浓缩 大孔阴离子交换树脂
乙 醇
大孔阳离子交换树脂
干燥 产品
（4）在制酒工业中的应用 酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水。当制备低度 白酒时，需向高度酒中加水稀释。高级脂肪酸脂类溶解度 降低，容易析出而呈浑浊现象，影响酒的外观。吸附树脂 可选择性地吸附酒中分子较大或极性较强的物质，较小或 极性较弱的分子不被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙 酯和亚油酸乙酯等分子较大的物质被吸附，而己酸乙酯、 乙酸乙酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被 吸附而存留，达到分离、纯化的目的。
无机小分子的 半径<1nm
➢ 在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔，2-4nm
➢ 无水状态分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过
➢ 在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。
高分子材料的吸附与分离性能研究
高分子材料的吸附与分离性能研究高分子材料是一类由大分子化合物构成的材料，具有多样化的性质和广泛的应用领域。
其中，吸附与分离性能是高分子材料的重要特征之一，对于环境保护、资源利用和工业生产具有重要意义。
本文将探讨高分子材料的吸附与分离性能研究。
高分子材料的吸附性能指的是其对溶液中各种组分的吸附能力。
高分子材料的吸附可以通过物理吸附和化学吸附两种方式实现。
物理吸附主要是通过材料表面的物理结构和力场与溶液中的组分相互作用引起的，比如范德华力、静电作用力等。
化学吸附则是通过化学键的形成和断裂来实现，如氢键、离子键、共价键等。
高分子材料的吸附性能与其表面特性、孔隙结构、功能基团等密切相关。
不同类型的高分子材料具有不同的吸附选择性，可以选择性地吸附特定组分或一类组分。
例如，离子交换树脂可以通过交换树脂上的阴离子或阳离子基团选择性地捕捉溶液中的离子；吸附树脂则可以选择性地吸附有机物。
此外，高分子材料的吸附性能还受到溶液pH值、温度、物质浓度等因素的影响。
高分子材料的分离性能是指其在分离过程中对混合物组分的选择性分离效果。
分离过程一般包括吸附、脱附和再生等步骤。
在吸附步骤中，高分子材料通过吸附选择性地将目标组分与混合物分离。
然后，在脱附步骤中，改变吸附条件使吸附在高分子材料上的目标组分从材料表面脱附出来。
最后，通过再生步骤将高分子材料恢复到吸附前的状态，以便下一轮的分离。
高分子材料的分离性能研究主要集中在以下几个方面。
首先，研究高分子材料的吸附选择性，探索不同类型材料对目标组分的吸附能力和选择性。
其次，优化高分子材料的分离工艺参数，如溶液的pH值、温度、流速等，以获得最佳的分离效果。
此外，还可以通过改变高分子材料的孔隙结构和表面性质来提高分离性能。
最后，研究高分子材料的再生和循环利用技术，减少材料的损耗和环境污染。
在研究高分子材料的吸附与分离性能时，需要采用一系列的实验技术和理论方法。
常用的实验技术包括吸附等温线、选择吸附等温线、脱附等温线、透析实验等。
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与二乙烯基苯的共聚，由于二乙烯基苯自聚速
率比共聚大，后期主要是苯乙烯自聚，造成内
密外疏的结构。在使用的过程中，较大的离子
容易卡在树脂中，造成“中毒”，使树脂无法重 复使用。 大孔型离子交换树脂不存在内密外疏结构， 很好地规避了这一缺点。
优点：耐渗透强度高、抗有机污染好、可交换
分子量较大的离子；防止中毒 缺点：体积交换容量小、生产工艺复杂、成本
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、
螯合树脂、聚合物固载催 化剂、高分子试剂、固定 化酶等。
吸附分离功能高分子及分类
离子交换树脂 吸附分离功能交换树脂 吸附树脂
高分子分离膜材料
1.离子交换树脂
离子交换树脂是一类可以与接触的介质进行离子交换
的高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的
1.3.2 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，因此可用带有功能基的单体直接聚 合制备。
丙烯酸的水溶性大，不易进行聚合，常采用 其酯类单体进行聚合后再进行水解的方法来制备。
1.3.3 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
子交换基团，以聚苯乙烯作骨架。
悬浮法获得的球状聚合物称为“白球”。将
白球洗净干燥后，可进行连接交换基团的磺化反 应。
将白球进行干燥，用二氯乙烷、四氯
乙烷、甲苯等有机溶剂溶胀，最后用浓 硫酸或氯磺酸等磺化。 磺化后的球状共聚物通常为“黄球”。
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
含水状态下的离子 交换树脂内部存在 细孔，离子就在其 间扩散并进行离子 交换。
它可解离出H+，且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。 由功能基解离出的离子能自由移动，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。
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 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。
酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂。
低交联度
凝胶型树脂 高分子骨架 大孔型树脂
载体型树脂 阳离子 可交换离子 阴离子
标准交联度
高交联度
强酸 中强酸
弱酸
强碱 弱碱
NOH、R3N+ NH2、RR'NH和RR'2N
氧化还原树脂 能进行氧化还原反应 其它类型 螯合树脂 两性离子
含有螯合基团，能与金属离子反应 弱酸-弱碱 强碱-弱酸
离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是
大孔型树脂的开发。
20世纪50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型
离子交换树脂。 与凝胶型相比，大孔型离子交换树脂具有机 械强度高，交换速度快和抗有机污染的优点。
我国“离子交换树脂之父”何炳林
广东省番禹县人，高分子 化学家和化学教育家，中国科 学院院士。1942年毕业于西南 联合大学。1952年获美国印第 安纳大学博士学位。1956年回 国，任南开大学教授，兼任青 岛大学校长。
离子交换纤维
以化纤为基材经接枝聚合，大分子化学转化法实现。
离子交换纤维与颗粒状材料相比具有 吸附、解吸速度快，净化、分散气体时阻 力小的优点。把它做成防毒面具的防护作 用和活性炭相同，且呼吸阻力大大降低，
并且吸附过滤器可重复使用。
螯合树脂
为适应各行各业的特殊需要，发展了各种具有特殊功能基 团的离子交换树脂，螯合树脂就是对分离重金属、贵金属 应运而生的树脂。 在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配价键的特 点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物以基团的形式
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。
1.3.4 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
反应，得到弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过
程毒性较大，现在生产中已较少采用这种方法。
利用羧酸衍生物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。
固定阴离子交换基，如SO3对立阳离子，如 H+ Na+ 苯乙烯基体 二乙烯苯架桥 水
含有－SO3H交换基团的离子交换树脂 称为氢型阳离子交换树脂，其中H+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，因此常将它们与NaOH反应转化
为Na型离子交换树脂。Na型离子树脂有较
好的贮存稳定性。
⑧ 可减少对环境的污染和对设备的腐蚀
阳离子交换树脂可代替有腐蚀性的硫酸和盐酸催 化醋化、缩酮、缩醛、醇脱水等反应。 阴离子交换树脂能催化轻醛缩合、脱卤化氢等反
应。
固定化酶
固定化酶是指在一定的空间范围内起催化作用， 并能反复和连续使用的酶。 通常酶催化反应都是在水溶液中进行的，而固 定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理，使 之成为不溶于水的，但仍具有酶活性的状态。
在无水状态下，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，这类离子交换树脂在干燥条件下或油类
中将丧失离子耐渗透强度差、抗有机污染差。
1.1.2 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
孔型离子交换树脂。
1956年 从美国回来时带回了国内还不能生产的5公斤二乙 烯苯和10公斤苯乙烯。利用这些原料开始了离子交换树 脂的合成、性能测定和工业上的应用研究； 1958年 合成出大孔型离子交换树脂，用于原子弹的研制；
1970年 D390 弱碱性阴离子交换树脂用于精制链霉素 D001-cc阳离子交换树脂用于催化莰烯水合制异龙脑，改 革合成樟脑的工艺。
的解离度增大，生成的大量H+和OH-抑
制了树脂原来的解离，使树脂恢复，吸 附的盐解离出来由水带走。
氧化还原树脂
氧化还原树脂是具有氧化还原性能的高分
子化合物。因在适当的反应条件下它们能与其 他分子或离子发生可逆的电子得失反应，故又 称电子交换树脂。严格意义上不算离子交换树 脂。
1.6 引申 另外，从离子交换树脂出发，还 研制出具有重要功能的高分子材 料，如聚合物固载催化剂、固定 化酶等。
1.1 按高分子骨架分类
1.1.1 凝胶型离子交换树脂 凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的
离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。
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状，大分子链之间
呈现约为2~4nm的间隙。
一般的无机小分子的半径在1nm以下。所
以可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间 隙。
聚合物固载催化剂
聚合物固载的催化剂是由具有催化活性的官能团、试 剂、金属及金属络合物等连接到聚合物载体上而得。常见 的催化剂载体聚合物主要有交联型、线型和树型聚合物。 具有以下优点: ① 催化反应易控制 ② 反应条件温和 ③ 操作简便
④ 催化速度快
⑤ 选择性高 ⑥ 可回收并循环利用
⑦ 反应产物易于纯化
最常用的螯合树脂
乙二胺四乙酸（EDTA）是分析化学中最常用
的分析试剂。它能在不同条件下与不同的金
属离子络合，具有很好的选择性。仿照其结
构合成出来的螯合树脂也具有良好的选择性。
例1
例2
肟类 肟类化合物能与金属镍（Ni）形成络合物 。在树脂骨架中引入二肟基团形成肟类螫合树 脂，对Ni等金属有特殊的吸附性。
高、再生费用高。
大孔型离子交换树脂
普通离子交换树脂
1.1.3 载体型离子交换树脂
载体型离子交换树脂是一种特殊用途树 脂，主要用作液相色谱的固定相。 一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻
璃珠等表面上制成。
因色谱仪以高流速操作，柱内压力很大，一
般离子交换树脂不能承受这样高的压力，因而研 究了以球形硅胶或玻璃球等非活性材料作为载体，
肟基近旁带有酮基、胺基、羟基时，可 提高肟基的络合能力。因此，肟类螫合树脂
常以酮肟、酚肟、胺肟等形式出现，吸附性
能优于单纯的肟类树脂。
酮肟
酚肟
胺肟
肟类螯合树脂与Ni的络合反应
还有8-羟基喹啉类、聚乙烯基吡啶类。
热再生树脂 热再生离子交换树脂是从两性树脂
演变过来的，这种树脂在室温下能够吸
附NaCl等盐类，在70~80度时，由于水
连接到高分子链上，就得到螯合树脂。
螯合树脂分离金属离子的原理
主链型工作原理：
侧链型工作原理：
FG为功能基团，对某些金属离子有特定的络合
能力，能将这些金属离子与其他金属离子分离
开来。
螯合树脂具有特殊的选择分离功能，很有 发展前途。已研究成功的有30多种类型的产品
，但目前真正实现了工业化的产品并不多。
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，然后在130～150℃下与多乙烯多 胺反应，形成多胺树脂。再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。
1.4 大孔型离子交换树脂的制备
大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换
树脂基本相同。 大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。但与离子 交换树脂相比，制备中有两个最大的不同之处： 一是二乙烯基苯含量大大增加，一般达85％以
制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基
化后，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。 苯环可在Lewis酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催 化下，用氯甲醚进行氯甲基化。
所得的中间产品通常称为“氯球”。用 氯球可十分容易地进行胺基化反应。
强碱I型
强碱II型
Ⅰ型与Ⅱ型季胺类强碱树脂的性质略有不同。 Ⅰ型的碱性很强，对SiO32 －、HCO3 －等弱酸 亲和力强，对 OH－离子的亲合力小。当用 NaOH再生效率很低，但其耐氧化性和热稳定 性较好。 Ⅱ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 其耐氧化性和热稳定性相对较差。