吸附分离功能高分子
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吸附分离功能高分子
3.2.2 大孔型离子交换树脂
其在凝胶型离子交换树脂的基础上制备的， 特点是在树脂内部存在大量不会消失的毛细 孔。 缺点： 在干态和非水系统中不能使用的缺点外，还 会产生“中毒”现象。
吸附分离功能高分子
• “中毒”现象是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共 聚特性造成的。前期主要消耗二乙烯苯， 而后期主要是苯乙烯的自聚。形成的球状 树脂为外疏内密的结构。
有乳白色、浅黄色或深褐色。有较高的强度，有 一定溶胀性，干燥收缩。
• 吸附树脂内部结构很复杂。内部像一堆葡萄微球， 葡萄珠之间有许多空隙。
吸附分离功能高分子
3.1.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类
• 1. 离子交换树脂和吸附树脂的分类
阳离子交换树脂
• （1）
R-SO3H、R-PO(OH)2、
按交换基团的性质分类
吸附分离功能高分子
3.1.4 离子交换树脂的命名
• 各类离子交换树脂的具体编号为： • 001——099 强酸型阳离子交换树脂 • 100——199 弱酸型阳离子交换树脂 • 200——299 强碱型阴离子交换树脂 • 300——399 弱碱型阴离子交换树脂 • 400——499 螯合型离子交换树脂 • 500——599 两性型离子交换树脂 • 600——699 氧化还原型离子交换树脂
第3章 吸附分离功能高分子
吸附分离功能高分子
目录
• 3.1 概述
• 3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法
• 3.3 离子交换树脂及吸附树脂的功能
• 3.4 离子交换树脂和吸附树脂的应用
吸附分离功能高分子
3.1 概述 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史
离子交换树脂
吸附分离功能高分子
吸附树脂
吸附分离功能高分子
3.2.3 其他类型的离子交换树脂
1. 螯合树脂 利用螯合树脂既有离子键又有共价键的
特点来分离重金属、贵金属。
从结构上分类，螯合树脂有侧链型和主链 型两类。从原料来分类，则可分为天然的 和人工合成的两类。
高分子分离膜材料
吸附分离功能高分子
• 3.1.2 离子交换树脂和吸附树脂的结构
• 1. 离子交换树脂的结构
•
带有可离子化基团的三维网状高分子材料，一般为
颗粒状，溶解性较差。
性能：
高机械强度
高交换容量
足够的亲水性
有足够大的凝胶孔或大孔结构
百度文库
高的耐热稳定性和化学稳定性
高的渗透稳定性。
吸附分离功能高分子
• 2. 吸附树脂的结构 • 一般是直径为0.3～1.0mm的小圆球，表面光滑，
• 按其化学结构分
非极性吸附树脂 树脂中电荷分布均匀，不存在极性基团。代表性产品
为苯乙烯和二乙烯苯聚合树脂。 中极性吸附树脂
分子结构中存在酯基一类的极性基团 极性吸附树脂
有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团 强极性吸附树脂
含有极性很强的基团，如吡啶基、氨基等。
吸附分离功能高分子
• 按吸附树脂的孔径大小和外观形状还有 微孔型（凝胶型）、大孔型、米花型和大 网状型之分。以大孔型的应用最为普遍。
两性型
强碱-弱酸（-N+(CH3)3、-COOH） 等
弱碱-弱酸（-NH2、-COOH）等
季氨基（-N+(CH3)3、 HOH2CH2C-N+-(CH3)2）
伯、仲、叔氨基（-NH2、NHR、-NR2）等
氧化还 原型
吸附分离功能高分子
硫醇基（-CH2SH、对苯二酚 基（HO- OH）等
• (2)吸附树脂的分类
吸附分离功能高分子
编号 0 1 2 3 4 5 6
骨架分类 聚苯乙烯系 聚丙烯酸系 酚醛树脂系 环氧树脂系 聚乙烯吡啶系 脲醛树脂系 聚氯乙烯系
吸附分离功能高分子
3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法
• 3.2.1 凝胶型离子交换树脂 • 制备过程：首先合成一种维网状结构的大
分子，然后在大分子上连接离子交换基团。
• 大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换 树脂基本相同。但有两个最大的不同之处： 一是二乙烯苯含量增加到85%以上；二是 在制备中加入致孔剂。
吸附分离功能高分子
• 致孔剂可分为两大类：一类为聚合物的良 溶剂，以称为溶胀剂；另一类为聚合物的 不良溶剂，即单体的溶剂，聚合物的沉淀 剂。
• 如果在树脂上连接上各种交换基团，就得 到各种规格的大孔型离子交换树脂。
—CH2—CH-CH2-CH-
—CH2—CH-CH2-CH-
CH3OCH2Cl ZnCl2
—CH2—CH—
—CH2—CH—
+ CH3OH
CH2Cl
吸附分离功能高分子
• (4)弱碱型阴离子交换树脂的制备 • 制备：用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行
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。
吸附分离功能高分子
—CH2—CH—
—CH2—CH—
NH2(C2H4NH)nH
二乙苯
—CH—CH2—C| H—CH2— COOCH3
—CH—CH2—C| H—CH2— CONH(C2H4NH)nH
—CH2—CH— CH2O
—CH—CH2—C| H—CH2— CONH(C2H4N| )n-CH3
CH3
R-COOH
离子交换树脂
阴离子交换树脂
R3-N+Cl-、R-NH2、R-NR'
和R-NR"2
按树脂的物理结构分类
凝胶型 大孔型 载体型
吸附分离功能高分子
分类名称 功能基团类型
分类名 功能基团类型 称
强酸型 磺酸基（-SO3H）
螯合型 胺酸基 （-N+(CH2COOH)2）等
弱酸型 强碱型 弱碱型
羧酸基（-COOH） 磷酸基（-PO4H2）
• （1）强酸型阳离子交换树脂的制备 绝大多数为聚苯乙烯系骨架，采用自由基悬
浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交换基团。
吸附分离功能高分子
聚苯乙烯系骨架的合成如下:
H2C CH
H2C CH +
BPO
分散剂
C CH C CH
H2
H2
HC CH2
C H2
CH2
吸附分离功能高分子
• (2)弱酸型阳离子交换树脂的制备
• 骨架多为聚丙烯酸系骨架，可用带有功能基的 单体直接聚合而成。
H2C CH
H2C
CH COOH +
H2C CH
—CH2—CH-CH2-CHHOOC
—CH2—CH—
吸附分离功能高分子
• (3)强碱型阴离子交换树脂的制备
主要以季氨基作为离子交换基团，以聚苯乙烯 作骨架。
• 制备方法：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基的活泼氯，定量地与各种 胺进行氨基化反应。
吸附分离功能高分子
3.2.2 大孔型离子交换树脂
其在凝胶型离子交换树脂的基础上制备的， 特点是在树脂内部存在大量不会消失的毛细 孔。 缺点： 在干态和非水系统中不能使用的缺点外，还 会产生“中毒”现象。
吸附分离功能高分子
• “中毒”现象是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共 聚特性造成的。前期主要消耗二乙烯苯， 而后期主要是苯乙烯的自聚。形成的球状 树脂为外疏内密的结构。
有乳白色、浅黄色或深褐色。有较高的强度，有 一定溶胀性，干燥收缩。
• 吸附树脂内部结构很复杂。内部像一堆葡萄微球， 葡萄珠之间有许多空隙。
吸附分离功能高分子
3.1.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类
• 1. 离子交换树脂和吸附树脂的分类
阳离子交换树脂
• （1）
R-SO3H、R-PO(OH)2、
按交换基团的性质分类
吸附分离功能高分子
3.1.4 离子交换树脂的命名
• 各类离子交换树脂的具体编号为： • 001——099 强酸型阳离子交换树脂 • 100——199 弱酸型阳离子交换树脂 • 200——299 强碱型阴离子交换树脂 • 300——399 弱碱型阴离子交换树脂 • 400——499 螯合型离子交换树脂 • 500——599 两性型离子交换树脂 • 600——699 氧化还原型离子交换树脂
第3章 吸附分离功能高分子
吸附分离功能高分子
目录
• 3.1 概述
• 3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法
• 3.3 离子交换树脂及吸附树脂的功能
• 3.4 离子交换树脂和吸附树脂的应用
吸附分离功能高分子
3.1 概述 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史
离子交换树脂
吸附分离功能高分子
吸附树脂
吸附分离功能高分子
3.2.3 其他类型的离子交换树脂
1. 螯合树脂 利用螯合树脂既有离子键又有共价键的
特点来分离重金属、贵金属。
从结构上分类，螯合树脂有侧链型和主链 型两类。从原料来分类，则可分为天然的 和人工合成的两类。
高分子分离膜材料
吸附分离功能高分子
• 3.1.2 离子交换树脂和吸附树脂的结构
• 1. 离子交换树脂的结构
•
带有可离子化基团的三维网状高分子材料，一般为
颗粒状，溶解性较差。
性能：
高机械强度
高交换容量
足够的亲水性
有足够大的凝胶孔或大孔结构
百度文库
高的耐热稳定性和化学稳定性
高的渗透稳定性。
吸附分离功能高分子
• 2. 吸附树脂的结构 • 一般是直径为0.3～1.0mm的小圆球，表面光滑，
• 按其化学结构分
非极性吸附树脂 树脂中电荷分布均匀，不存在极性基团。代表性产品
为苯乙烯和二乙烯苯聚合树脂。 中极性吸附树脂
分子结构中存在酯基一类的极性基团 极性吸附树脂
有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团 强极性吸附树脂
含有极性很强的基团，如吡啶基、氨基等。
吸附分离功能高分子
• 按吸附树脂的孔径大小和外观形状还有 微孔型（凝胶型）、大孔型、米花型和大 网状型之分。以大孔型的应用最为普遍。
两性型
强碱-弱酸（-N+(CH3)3、-COOH） 等
弱碱-弱酸（-NH2、-COOH）等
季氨基（-N+(CH3)3、 HOH2CH2C-N+-(CH3)2）
伯、仲、叔氨基（-NH2、NHR、-NR2）等
氧化还 原型
吸附分离功能高分子
硫醇基（-CH2SH、对苯二酚 基（HO- OH）等
• (2)吸附树脂的分类
吸附分离功能高分子
编号 0 1 2 3 4 5 6
骨架分类 聚苯乙烯系 聚丙烯酸系 酚醛树脂系 环氧树脂系 聚乙烯吡啶系 脲醛树脂系 聚氯乙烯系
吸附分离功能高分子
3.2 离子交换树脂和吸附树脂的制备方法
• 3.2.1 凝胶型离子交换树脂 • 制备过程：首先合成一种维网状结构的大
分子，然后在大分子上连接离子交换基团。
• 大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换 树脂基本相同。但有两个最大的不同之处： 一是二乙烯苯含量增加到85%以上；二是 在制备中加入致孔剂。
吸附分离功能高分子
• 致孔剂可分为两大类：一类为聚合物的良 溶剂，以称为溶胀剂；另一类为聚合物的 不良溶剂，即单体的溶剂，聚合物的沉淀 剂。
• 如果在树脂上连接上各种交换基团，就得 到各种规格的大孔型离子交换树脂。
—CH2—CH-CH2-CH-
—CH2—CH-CH2-CH-
CH3OCH2Cl ZnCl2
—CH2—CH—
—CH2—CH—
+ CH3OH
CH2Cl
吸附分离功能高分子
• (4)弱碱型阴离子交换树脂的制备 • 制备：用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行
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。
吸附分离功能高分子
—CH2—CH—
—CH2—CH—
NH2(C2H4NH)nH
二乙苯
—CH—CH2—C| H—CH2— COOCH3
—CH—CH2—C| H—CH2— CONH(C2H4NH)nH
—CH2—CH— CH2O
—CH—CH2—C| H—CH2— CONH(C2H4N| )n-CH3
CH3
R-COOH
离子交换树脂
阴离子交换树脂
R3-N+Cl-、R-NH2、R-NR'
和R-NR"2
按树脂的物理结构分类
凝胶型 大孔型 载体型
吸附分离功能高分子
分类名称 功能基团类型
分类名 功能基团类型 称
强酸型 磺酸基（-SO3H）
螯合型 胺酸基 （-N+(CH2COOH)2）等
弱酸型 强碱型 弱碱型
羧酸基（-COOH） 磷酸基（-PO4H2）
• （1）强酸型阳离子交换树脂的制备 绝大多数为聚苯乙烯系骨架，采用自由基悬
浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交换基团。
吸附分离功能高分子
聚苯乙烯系骨架的合成如下:
H2C CH
H2C CH +
BPO
分散剂
C CH C CH
H2
H2
HC CH2
C H2
CH2
吸附分离功能高分子
• (2)弱酸型阳离子交换树脂的制备
• 骨架多为聚丙烯酸系骨架，可用带有功能基的 单体直接聚合而成。
H2C CH
H2C
CH COOH +
H2C CH
—CH2—CH-CH2-CHHOOC
—CH2—CH—
吸附分离功能高分子
• (3)强碱型阴离子交换树脂的制备
主要以季氨基作为离子交换基团，以聚苯乙烯 作骨架。
• 制备方法：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基的活泼氯，定量地与各种 胺进行氨基化反应。