第七章吸附性高分子材料

能作为高分子螯合剂。 （2）功能基团的影响
如聚合物链上连接强酸性基团，解离后的高分子酸根能够 与阳离子结合成盐，具有阳离子交换和吸附能力；反之，连接 季铵基团，可以与阴离子结合，具有阴离子交换能力。 （3）分子极性的影响
如非极性树脂适合于从极性溶剂中吸附非极性有机物，反 之极性树脂适合于从非极性溶剂中吸附极性有机物。
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研究内容
7.1吸附性高分子材料概述 7.2非离子型吸附树脂 7.3高分子螯合树脂 7.4离子型高分子吸附材料 7.5高吸水性高分子材料
7.6天然有机吸附简介
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7.1吸附性高分子材料概述
一、吸附性高分子材料的定义和分类
定义:指哪些对某些特定离子或分子有选择性亲 和作用，使两者之间发生暂时或永久性结合，进 而发挥各种功效的材料。
4.交联大网状吸附树脂
是三维交联的网状聚合物，主要是在线型聚合 物的基础上，加入交联剂进行交联反应制备的。这 树脂的主要缺点是机械稳定性差，使用受到一定限 制。
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三、聚合物化学结构与吸附性能之间的关系
1.化学组成与功能基团
（1）元素组成的影响 如聚合物分子中的配位原子，便具有潜在的络合能力，有可
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1.聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质
优点： ➢ 80%以上吸附树脂为聚苯乙烯型 ➢ 最早工业化 ➢ 苯环邻对位具有活性，便于改性 缺点： ➢ 机械强度不高 ➢ 抗冲击性和耐热性较差
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1.聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质
（1）树脂的微观结构
在水溶液中用悬浮聚合法制备得到的聚苯乙烯型吸附树 脂外观多数是白色或浅黄色球状颗粒。主要有微孔型和大孔 型两种。
此吸附剂的吸附量和吸附力与温度成反比。利用这一性质， 可以通过加热来脱除被吸附物质，使高分子吸附剂获得再生 。 2.树脂周围介质的影响
这里的介质是除了被吸附物质之外，存在于吸附周围的 大量其他不应被吸附的物质，其中主要是一些液体溶剂和气 体物质。 3.其他影响因素
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7.2非离子型吸附树脂
非离子型吸附树脂：指在分子结构中不包含离子 性基团，主要依靠分子间范德华力进行吸附的分 子树脂。
（2）树脂的宏观结构
衡量吸附树脂性能和区分其应用领域的重要参数
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1.聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质
（3）树脂的极性特征 未经结构改造的吸附树脂为非极性吸附剂，主
要用于水溶液或空气中有机成分的吸附和富集，其 吸附机理是通过被吸附物质的疏水基与吸附剂的疏 水表面相互作用产生吸附。
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1.聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质
吸附性高分子材料主要是由单体和交联剂通过共聚反应合成， 形成具有一定交联度的三维网叛状聚合物。
根据其使用条件和外观形态主要分为以下四大类：
1.微孔型吸附树脂
该树脂外观呈颗粒状，在干燥状态下树脂内的微孔很小， 也很少，因此作为吸附剂使用时必须用一定溶剂进行溶胀， 溶胀后树脂的三维网状结构被扩展，内部空间被溶剂填充形 成凝胶，因此也称为凝胶型吸附树脂。用悬浮聚合法制备。
（3）金属阳离子配位型吸附剂 骨架上带有配位 原子或者配位基团，能够对特定金属离子进行络合 反应，两者间生成配位键而结合，因此对多种过滤 金属有吸附和富集作用。
（4）离子型吸附树脂 骨架中含有某些酸性或者 碱性基团，在溶液中解离后分别具有与阳离子或阴 离子相互以静电引力生成盐而结合的趋势。
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二、吸附性高分子材料的结构及制备方法
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一、吸附性高分子材料的定义和分类
根据性质与用途可以划分为： （1）非离子型吸附树脂 这种树脂中不含有特殊的 离子和官能团，吸附主要依靠分子间的范德华力。 （2）吸水性高分子吸附剂 具有亲水性网状分子结 构，并可以被水以较大倍数溶胀，因此具有较大吸 收和保持水分的能力。
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一、吸附性高分子材料的定义和分类
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二、吸附性高分子材料的结构及制备方法
2.大孔型吸附树脂
其在干燥状态时树脂内部就有较高的孔隙率和较大的孔 径，这种吸附树脂不仅可以在溶胀状态下使用，而且在干 燥下也能使用。
悬浮聚合法制备。与微孔型树脂的区别是：在聚合过程 中加入更多的交联剂，同时加入一定量的能溶解单体的惰 性溶剂作为单体稀释剂。
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（4）被吸附物质的脱吸附 有热脱附法和溶剂脱附法。
（5）吸附介质的溶胀剂和作用介质 常用的溶胀剂为甲苯等芳香型结构的溶剂。
非溶胀多为低级醇或非极性的脂肪烃。
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2.聚苯乙烯型吸附树脂的合成
合成通常分为两个步骤： 一是通过自由基聚合反应制备苯乙烯和二乙烯苯（DVB） 的共聚物球粒，在这一步骤中要注意控制共聚物结构的均 匀性，控制球粒粒径的大小，大孔树脂的形成也是在这一 步骤完成的； 二是向共聚物球粒上引入可离子化的功能基团，包括阳离 子和阴离子，在功能基的引入过程中要注意保证高分子载 体的稳定性和功能基分布的均匀性。
二、吸附性高分子材料的结构及制备方法
3.米花型吸附树脂
外观形状为白色不透明颗粒，由于类似膨化的米花而得名。 这种树脂具有多孔性、不溶解性和较低的体积密度，特别是这 种树脂在大多数溶剂中不溶解、不溶胀，因此只能在非溶胀条 件下使用。本体聚合法制备，交联剂的加入量为0.1%~0.5之 间。
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二、吸附性高分子材料的结构及制备方法
二、聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二酯交联体吸 附树脂
该分子中含有酯键，是中极性吸附剂，经过结构改造引入 羟基性基团的该类树脂也可作为强极性吸附剂。
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三、聚合物化学结构与吸附性能之间的关系
2.聚合物的链结构和超分子结构
链结构和超分子结构影响聚合物分子间的作用力，从而影 响聚合物的溶解度、机械性能。
3.吸附树脂的宏观结构
宏观结构主要影响吸附剂的吸附量、机械强度和吸附速 度等性能。
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四、影响吸附树脂性能的外部因素
1.温度因素 对大多数物质面言，在高温下分子的活动能力增强，因
主要用于色谱分离中作为担体和固定相，以及 环境保护中作为污染物富集材料、动植物中有效 成分的分离提取和纯化过程。
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按聚合物骨架，对以下几种吸附树脂作简要说明：
一、聚苯乙烯-二乙烯苯交联吸附树脂
包括苯乙烯均聚物和以苯乙烯为主要成分的共 聚物。这种树脂具有硅胶、活性炭、沸石等无机吸 附材料的多孔性和表面吸附性，连同其他合成多孔 性非离子树脂一起，被统称为合成吸附剂。