功能高分子化学课件第二章高分子螯合剂及高分子催化剂

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第二章 高分子螯合剂及高分子催化 剂
➢ 酚，水杨酸 图例8
H2 H CC
R : N O 2 N H 2 A sO (O H )2 C l B r C H 2C l C H 2O H C H 2N H 2 C H 2C N
R OH
8
CHO COCH3
O C C H 2N C
C N OH CH 3
ZrO4+ > UO22+ > Cr3+ ≈ Ce3+ ≈ Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
HOOC
H2 CCC OO
X 2
H2 CCC OO
n
COOH
Cu2+
O Cu C
O
CH3
H2 CC
6
H C CC OO Cu
3
Cu OO
X
CC
C
H
O
n
CBiblioteka Baidu
Cu O
C HC
C
O H
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
➢肟
图例11
HH H2C C C O
聚合
H2NOH HCl
HH
H 2C C C N OH
H2 H CC
OH
+ H2C
CO
HCON(CH3)2
H2 H CC
O CO CH2COCH3
CH2CH n OH
+ RCOCH2COOC2H5
(n-x)C2H5OH + PbO
CH2CH x
CH2CH n-x
OH
O
CO 7
CH2COR
R: CH3, C6H5, P-NO2C6H5, 2,4,6-(CH3)3C6H2
H
C C CCCC C C
H2 OH H2 OH H2 OH H2 OH
4
+
Cu+
伸长
H
CH2
H2C
O CH
CH O Cu
CH2
H2C
O CH
氧化 还原
CH H2C
O
H H
O
CH2 CH
CH H2C
O
Cu
O
CH2 CH
CH O
H
5 收缩
化学能转化为机械能
图例5
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
➢ β-二酮
图例6
主链具有β-二酮结构的高分子螯合剂与Cu2+离 子的螯合物可以催化过氧化氢的分解;
侧链具有β-二酮结构的高分子螯合剂也可与 Cu2+离子形成螯合物，并可催化过氧化氢的分解;
侧链具有β-二酮结构的高分子与ZrO4+、UO22+、 Cr3+、Ce3+、Cu2+的螯合物，对焦磷酸钠水解反应 的催化活性，在60 ºC，pH=4时，按下列顺序递降：
O
CH3
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
➢ β-酮酸酯 图例7
β-酮酸酯类聚合物可以与Fe3+离子形成红色 的高分子螯合物，一些β-酮酸酯类聚合物可以与 如下离子形成螯合物：
Th4+、Ce3+、Ca2+、UO2 2+ 、Al3+ 、Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
图例9
CH CH S
COOH COOH
CH3
CH2
C
O
COOH
11
12
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H2 H CC
COOH
PAA
Nishikawa研究了PAA与Cu2+ 离子形成螯合物的动力学，发 现PAA-Cu2+螯合物比类似小分子螯合物丙二酸-Cu2+，戊二酸Cu2+有较大的稳定性，这是由于在高分子体系中，正反应速率 （4）增加，逆反应速率降低的缘故。
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H2 H CC
H NO 3 H2SO4
H2 H CC
S nCl 2
NO 2
H2 H CC
NH 2
Na N O 2 H Cl
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H2 H CC
8-羟 基 喹 啉
H2 H CC
N 2+Cl
图4
NN
N OH
8
第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
1.1 配位原子为氧的高分子螯合剂
H C N OH
O
H 2 CH 3
CC
H2
C
CO
CH 2 OH
COOH
9 COOH
OH
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
酚类聚合物对Cu2+、Ni2+的吸附容量一般低 于理论值，多数数值选择吸附Ni2+离子；
聚（3-溴-4-羟基）苯乙烯完全吸附Ni2+离子；
聚（3-氨基-4-羟基）苯乙烯和聚（3-羟亚胺 甲基-4-羟基）苯乙烯选择吸附Cu2+离子。
CC
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NH 2
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H2 H CC
H2 H CC
CONH 2
N
CH 2
+ H 3 C C O CH 2
C l2 , N aO H H2 H CC
CH 2 Cl
H2 H CC
CH 2 (NHCH 2 CH 2 ) n H 3C C O
N aO H , 水 解
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水 解 率 87.7%
H 2 C NHCH 2 CH 2 n
间同立构PMMA对Mg2+离子有较强的结合力；
全同立构PMMA对Cu2+离子有较强的结合力。
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
1.2 配位原子为氮的高分子螯合剂
➢胺
图例10
H 2 C CH NHCOCH
AIBN
3
H2 H CC
NHCC
OCH3
1 H Cl 2 Na O H
H2 H
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
把2-甲基-2- 口恶唑啉接枝在交链的氯甲 基化聚苯乙烯树脂上，经水解所得高分子 螯合剂，pH值在2~6范围内对Hg2+、Cu2+、 Ca2+有良好的吸附性。
pH=6时，对Hg2+、Cu2+、Ca2+ 的吸附 容量分别为4.8、4.6、3.6 mmol/g树脂。
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂 水杨酸-甲醛树脂对下列离子具有选择吸附性：
Fe3+、UO22 + 、Cu2 +、Mn2 +
侧链含水杨酸结构树脂可与Fe3 + 离子螯合， 形成红棕色高分子螯合物。
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
➢ 羧酸
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PAA与二价金属离子螯合物的生成常数，以下列顺序递增：
Co2+ < Ni2+ < Zn2+ < Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
CH3 H2 CC
PMAA
COOH
PMMA与金属离子形成的螯合物的生成常数 按下列顺序递降：
Fe3+ > Cu2+ > Ca2+ > Zn2+ > Ni2+ > Mg2+
➢ 醇类 最简单的是聚乙烯醇PVA，它能与Cu2+、Ni2+、
Co3+、Fe2+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等离子形成螯合物，与 Cu2+、Fe2+、Ti3+、的螯合物特别稳定。
稳定常数：Co3+ < Ni2+ < Zn2+ < Cu2+
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第二章 高分子螯合剂及高分子催化剂
H
H
H