优选功能高分子吸附性高分子材料Ppt
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4
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: (I) 惰性稀释剂致孔 (II) 线形高分子致孔
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5
10.1.2 化学吸附功能高分子 （1）离子交换树脂
➢ 伤口包扎材料 烧伤包敷： 一些生物降解性高分子如骨胶、壳多糖、聚乳酸等 高分子绷带： 纱布浸渍聚氨酯预聚体制成 外科缝合线： 聚乳酸及其共聚物 医用胶粘剂：α-腈基丙烯酸丁酯单体（504胶）
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35
(2) 硬组织修复材料
➢ 骨固定材料
理想的骨固定材料是一些生物降解性高分子复合材料，随 着骨折的愈合，夹板材料也逐渐地被人体分解吸收，在骨折愈 合后，不需要象金属材料或非再吸收性材料一样需要进行二次 手术。 ➢ 人工骨
➢ 血管移植材料 必须具有血液相容性，且其机械性能与疲劳性能也必须与主体
血管相近。
聚酯布用于大直径人造血管（12～38mm），聚四氟乙烯用 于中等直径（6-12mm）血管。
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34
➢ 导液管 用于插入人体深处输入液体（如养分、生理盐水、药物、血液
等）或通过血管插入心脏进行有关检查的导管。制造材料必须是 血液相容、不凝血、不感染的材料。PU等由于良好的挠曲性和易 于加工成不同的大小和长度，是应用广泛的导液管材料。
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。
强酸型阳离子交换树脂
弱酸型阳离子阴离子交换树脂
弱碱型阴离子交换树脂
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第二章吸附分离功能高分子详解演示文稿
性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm & Hass公司的Kunin等
人则进一步研制了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。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制 外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖 溶液的脱盐脱色等。
第3页，共54页。
➢ 20世纪60年代后，是离子交换树脂的推广应用的年代，无论 是骨架结构还是官能团的开发几乎到了极点，人们开始致力 于其应用及再生技术。应用上除了硬水软化、生成超纯水外， 扩展到了废水处理，浓缩铀、稀土的萃取分离，食品工业的 脱色等
•聚苯乙烯（苯乙烯，二乙烯苯，悬浮聚合）
•聚丙烯酸类（丙烯酸，丙烯酸酯，二乙烯苯，悬浮聚合）
•酚醛树脂（苯酚甲醛缩聚成无定形高分子） •乙烯基吡啶类（乙烯基吡啶，二乙烯苯，悬浮聚 合）
•脲醛树脂（尿素，甲醛，粉碎成无定形粉末状）
第11页，共54页。
4.3 按照交换基团的性质
➢ 阳离子交换树脂
+A RH
功能基团中存在含有未成键的孤对电子的原子如O, N, S, P, As
等，这些原子与金属离子形成配位键，构成与有机小分子类似的稳 定结构。
螯合树脂有两个方面的要求：一是含配位基团，二是配位基团高 分子骨架上排布合理。
第30页，共54页。
ch ch ch ch
2. 螯合树脂的结构：
侧链型
M++ ch ch ch ch
利用离子交换树脂，可从许多海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、 镁等重要化工原料。在海洋航行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取 淡水是十分经济和方便的。
（5）化学工业 离子交换树脂在化学实验、化工生产上已经和蒸馏、结晶、萃取
和过滤一样，成为重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物 的分离、提纯，浓缩和回收等。
人则进一步研制了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。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制 外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖 溶液的脱盐脱色等。
第3页，共54页。
➢ 20世纪60年代后，是离子交换树脂的推广应用的年代，无论 是骨架结构还是官能团的开发几乎到了极点，人们开始致力 于其应用及再生技术。应用上除了硬水软化、生成超纯水外， 扩展到了废水处理，浓缩铀、稀土的萃取分离，食品工业的 脱色等
•聚苯乙烯（苯乙烯，二乙烯苯，悬浮聚合）
•聚丙烯酸类（丙烯酸，丙烯酸酯，二乙烯苯，悬浮聚合）
•酚醛树脂（苯酚甲醛缩聚成无定形高分子） •乙烯基吡啶类（乙烯基吡啶，二乙烯苯，悬浮聚 合）
•脲醛树脂（尿素，甲醛，粉碎成无定形粉末状）
第11页，共54页。
4.3 按照交换基团的性质
➢ 阳离子交换树脂
+A RH
功能基团中存在含有未成键的孤对电子的原子如O, N, S, P, As
等，这些原子与金属离子形成配位键，构成与有机小分子类似的稳 定结构。
螯合树脂有两个方面的要求：一是含配位基团，二是配位基团高 分子骨架上排布合理。
第30页，共54页。
ch ch ch ch
2. 螯合树脂的结构：
侧链型
M++ ch ch ch ch
利用离子交换树脂，可从许多海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、 镁等重要化工原料。在海洋航行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取 淡水是十分经济和方便的。
（5）化学工业 离子交换树脂在化学实验、化工生产上已经和蒸馏、结晶、萃取
和过滤一样，成为重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物 的分离、提纯，浓缩和回收等。
优选功能高分子吸附性高分子材料Ppt
而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进 行交换的树脂称作阴离子交换树脂。
离子交换树脂的分类： 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和
最重要的分类方法有以下两种: （1）按交换基团的性质分类
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂
阳离子交换树脂分为强酸型和弱酸型两种。 如R—SO3H为强酸型，R—COOH为弱酸型。 阴离子交换树脂分为强碱型和弱碱型两种。 如R3—NCl为强碱型，R—NH2为弱碱型。
各类离子交换树脂的分类号为： 0 强酸型阳离子交换树脂 1 弱酸型阳离子交换树脂 2 强碱型阴离子交换树脂 3 弱碱型阴离子交换树脂 4 螯合型离子交换树脂 5 两性型离子交换树脂 6 氧化还原型离子交换树脂
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 聚氯乙稀系
对凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面用“×” 和一个阿拉伯树脂相连，以表示树脂的交联度 （质量百分数），
而对大孔型树脂，则在型号前冠以字母“D”。
×
D
分 骨 顺 联交
类 架 序 接联
代 代 号 符度
号号
号％
凝胶型离子交换树脂的型号
大 分骨顺 孔 类架序 型 代代号 代 号号 号
大孔型离子交换树脂的型号
2.2.1 发展简史 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子
化合物。 它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交
换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上世纪30年代。
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树 脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开 创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子 领域。
离子交换树脂的分类： 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和
最重要的分类方法有以下两种: （1）按交换基团的性质分类
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂
阳离子交换树脂分为强酸型和弱酸型两种。 如R—SO3H为强酸型，R—COOH为弱酸型。 阴离子交换树脂分为强碱型和弱碱型两种。 如R3—NCl为强碱型，R—NH2为弱碱型。
各类离子交换树脂的分类号为： 0 强酸型阳离子交换树脂 1 弱酸型阳离子交换树脂 2 强碱型阴离子交换树脂 3 弱碱型阴离子交换树脂 4 螯合型离子交换树脂 5 两性型离子交换树脂 6 氧化还原型离子交换树脂
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 聚氯乙稀系
对凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面用“×” 和一个阿拉伯树脂相连，以表示树脂的交联度 （质量百分数），
而对大孔型树脂，则在型号前冠以字母“D”。
×
D
分 骨 顺 联交
类 架 序 接联
代 代 号 符度
号号
号％
凝胶型离子交换树脂的型号
大 分骨顺 孔 类架序 型 代代号 代 号号 号
大孔型离子交换树脂的型号
2.2.1 发展简史 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子
化合物。 它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交
换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上世纪30年代。
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树 脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开 创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子 领域。
功能高分子05第2章吸附性高分子材料PPT
特性
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。
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。
吸附性高分子材料ppt..
O
O OH
OH
CH2OH
O
水解
NaOH
O
OH
O
CH2 n-2 OH
CH
y
CH2
CH COONa
中和
x
湿 脂干料
纤维素接枝共聚反应过程
淀 区 别 与 优 联 点 共 同 点
粉
系
纤维素系 抗霉解性优
合成系 工艺简单，吸水、
价格低廉、生物降解性能好 缺 点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后 保 水 能 力 强 吸 水 速 凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。 度较快耐水解、吸
二、活性碳纤维
概述
活性碳纤维是以高聚物为原料，经高温碳化和活化而制成的 一种纤维状高效吸附分离材料。 一般根据原料的名称分类和命名，例如：以聚丙烯腈为原料 制得的称为聚丙烯腈活性碳纤维等。 活性碳纤维的制备工艺可概括为预处理、碳化和活化三个 主要阶段。
特性与应用（Properties and application）
高吸水性树脂
高吸油性树脂
一、吸附树脂
概述(Summary)
吸附树脂是一类多孔性的、高度交联的高分子共
聚物，亦称为高分子吸附剂。
吸附树脂具有多孔结构，其外观为球形颗粒，颗
粒内部由众多微球堆积、连接在一起。正是这种多孔
结构赋予吸附树脂优良的吸附性能。
制备（Preparation）
吸附树脂的制备技术主要包括成球和致孔两方面。
交 联 点
（内）
吸水树脂的离子型网络
随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而网络 扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电 排斥，最终达到吸水平衡。
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
O OH
OH
CH2OH
O
水解
NaOH
O
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CH
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湿 脂干料
纤维素接枝共聚反应过程
淀 区 别 与 优 联 点 共 同 点
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系
纤维素系 抗霉解性优
合成系 工艺简单，吸水、
价格低廉、生物降解性能好 缺 点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后 保 水 能 力 强 吸 水 速 凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。 度较快耐水解、吸
二、活性碳纤维
概述
活性碳纤维是以高聚物为原料，经高温碳化和活化而制成的 一种纤维状高效吸附分离材料。 一般根据原料的名称分类和命名，例如：以聚丙烯腈为原料 制得的称为聚丙烯腈活性碳纤维等。 活性碳纤维的制备工艺可概括为预处理、碳化和活化三个 主要阶段。
特性与应用（Properties and application）
高吸水性树脂
高吸油性树脂
一、吸附树脂
概述(Summary)
吸附树脂是一类多孔性的、高度交联的高分子共
聚物，亦称为高分子吸附剂。
吸附树脂具有多孔结构，其外观为球形颗粒，颗
粒内部由众多微球堆积、连接在一起。正是这种多孔
结构赋予吸附树脂优良的吸附性能。
制备（Preparation）
吸附树脂的制备技术主要包括成球和致孔两方面。
交 联 点
（内）
吸水树脂的离子型网络
随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而网络 扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电 排斥，最终达到吸水平衡。
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
《功能高分子 》课件
VS
详细描述
功能高分子材料具有良好的光电性能和化 学稳定性，可用于制造太阳能电池和燃料 电池。同时，一些功能高分子材料还可作 为锂电池的电极材料，提高电池的能量密 度和安全性。
04 功能高分子材料的未来发 展
新材料开发
高性能化
通过改进合成方法、引入新型功 能基团等方式，提高功能高分子 的性能，如强度、耐热性、耐腐 蚀性等。
功能高分子材料
指在分子水平上设计并合成的高分子 材料，具有特定功能和性能，以满足 各种应用需求。
分类
01
02
03
按功能分类
导电高分子、光敏高分子 、磁性高分子、吸附分离 高分子等。
按合成方法分类
加聚型、缩聚型、共聚型 等。
按应用领域分类
电子、能源、环保、生物 医药等。
常见功能高分子材料
导电高分子材料
环保领域
总结词
功能高分子材料在环保领域的应用包括水处理、空气净化、 土壤修复等。
详细描述
功能高分子材料具有吸附、分离、富集等功能，可用于水处 理和空气净化。同时，一些功能高分子材料还可用于土壤修 复，帮助去除重金属和有害物质。
新能源领域
总结词
功能高分子材料在新能源领域的应用包 括太阳能电池、燃料电池、锂电池等。
能源环保
利用功能高分子材料的特殊性质，开发高效能电 池、太阳能电池、环境治理材料等，推动清洁能 源和环保产业的发展。
智能制造
利用功能高分子材料的传感和响应特性，开发智 能传感器、驱动器等关键部件，推动智能制造和 工业自动化的发展。
绿色可持续发展
可降解性
开发可生物降解的功能高分子材料，降低对环境的污染和资源消 耗。
智能化
利用传感器、响应性高分子等技 术，开发具有自适应、自修复、 自感知等功能的智能高分子材料 。
功能高分子材料第二章吸附分离高分子材料
料。 吸附剂不仅包括有机的高分子材料，也包括无机的
材料，有人工合成的，也有天然或半天然的材料。
吸附质：被吸附的分子。
9
第9页，此课件共114页哦
化学结构 吸附机理
无机吸附剂
高分子吸附剂 碳质吸附剂
离子交换剂
化学吸附 螯合剂
可再生高分子试剂和催化剂
非极性吸附剂 物理吸附 中极性吸附剂
强极性吸附剂
亲和吸附
素B12等。 4、在环境保护中的应用
用非极性或中级性的吸附树脂处理含酚废水可 取得良好的效果。血液净化、血液透析。
30
第30页，此课件共114页哦
2.2 离子交换树脂
一、离子交换树脂的结构
离子交换树脂是结构上带 有可离子化基团的三维网状高
分子材料。其外形一般为颗粒状 ，不溶于水和一般的酸、碱，也不 溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙 酮和烃类溶剂。
18
第18页，此课件共114页哦
（2）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合
含极性基团的烯烃单体如丙烯酸甲酯、甲基丙烯
酸甲酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺等可以用悬 浮聚合技术合成球形材料。
通常在水相中加入食盐或加入非极性溶剂，增大 与水相之间极性的差异，减少单体在水中的溶解度， 从而尽量避免单体在水相或在两相界面上的非成球 聚合。
17
第17页，此课件共114页哦
聚苯乙烯在悬浮聚合过程中，以二乙烯苯为交 联剂。交联度的大小及交联的均匀性，影响交联聚 苯乙烯的强度和溶胀度等性能。
在均匀交联的情况下，交联度越高，溶胀度越 小，强度越大。
最普通的吸附树脂是由苯乙烯和二乙烯苯经悬浮
聚合制得，比表面积在600m2/g左右，是一种性能良 好的非极性吸附树脂。
材料，有人工合成的，也有天然或半天然的材料。
吸附质：被吸附的分子。
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化学结构 吸附机理
无机吸附剂
高分子吸附剂 碳质吸附剂
离子交换剂
化学吸附 螯合剂
可再生高分子试剂和催化剂
非极性吸附剂 物理吸附 中极性吸附剂
强极性吸附剂
亲和吸附
素B12等。 4、在环境保护中的应用
用非极性或中级性的吸附树脂处理含酚废水可 取得良好的效果。血液净化、血液透析。
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2.2 离子交换树脂
一、离子交换树脂的结构
离子交换树脂是结构上带 有可离子化基团的三维网状高
分子材料。其外形一般为颗粒状 ，不溶于水和一般的酸、碱，也不 溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙 酮和烃类溶剂。
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（2）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合
含极性基团的烯烃单体如丙烯酸甲酯、甲基丙烯
酸甲酯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺等可以用悬 浮聚合技术合成球形材料。
通常在水相中加入食盐或加入非极性溶剂，增大 与水相之间极性的差异，减少单体在水中的溶解度， 从而尽量避免单体在水相或在两相界面上的非成球 聚合。
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聚苯乙烯在悬浮聚合过程中，以二乙烯苯为交 联剂。交联度的大小及交联的均匀性，影响交联聚 苯乙烯的强度和溶胀度等性能。
在均匀交联的情况下，交联度越高，溶胀度越 小，强度越大。
最普通的吸附树脂是由苯乙烯和二乙烯苯经悬浮
聚合制得，比表面积在600m2/g左右，是一种性能良 好的非极性吸附树脂。
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。
第六章吸附分离功能高分子材料ppt文档
胶型、大孔型和载体型三类。图6—2是这些树脂结构 的示意图。
图6—2 不同物理结构离子交换树脂的模型
第六章 吸附分离功能高分子材料
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，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙 约为2～4nm。一般无机小分子的半径在1nm以下，因 此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。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交换功能。
第六章 吸附分离功能高分子材料
6.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类
6.3.1 离子交换树脂的分类 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最
重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类
按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
第六章 吸附分离功能高分子材料
第六章 吸附分离功能高分子材料
吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下 可观察到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小 约在0.06～0.5μm范围内，葡萄珠之间存在许多空 隙，这实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还 有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球 型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂优良的吸附性 能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。
第六章吸附分离功能高分子材料
优选第六章吸附 分离功能高分子
材料
第六章 吸附分离功能高分子材料
6.2 离子交换树脂和吸附树脂的结构
6.2.1 离子交换树脂的结构 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网
图6—2 不同物理结构离子交换树脂的模型
第六章 吸附分离功能高分子材料
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，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙 约为2～4nm。一般无机小分子的半径在1nm以下，因 此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。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交换功能。
第六章 吸附分离功能高分子材料
6.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类
6.3.1 离子交换树脂的分类 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最
重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类
按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
第六章 吸附分离功能高分子材料
第六章 吸附分离功能高分子材料
吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下 可观察到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小 约在0.06～0.5μm范围内，葡萄珠之间存在许多空 隙，这实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还 有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球 型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂优良的吸附性 能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。
第六章吸附分离功能高分子材料
优选第六章吸附 分离功能高分子
材料
第六章 吸附分离功能高分子材料
6.2 离子交换树脂和吸附树脂的结构
6.2.1 离子交换树脂的结构 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网
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也不溶于普通的有机溶剂。 常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.2mm。
从图中可见，树脂由 三部分组成： 1) 三维空间结构的网 络骨架； 2) 骨架上连接的可离 子化的功能基团； 3) 功能基团上吸附的 可交换的离子
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交 换。
（2）按树脂的物理结构分类 凝胶型、大孔型和载体型
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，并呈现大分子链的间隙孔， 大分子链之间的间隙约为2～4nm。
一般无机小分子的半径在1nm以下，因此可自由地 通过离子交换树脂内大分子链的间隙。
更为突出的是应用得到迅速的发展。
除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、 脱色、催化等方面得到广泛的应用。
例如离子交换树脂在水处理以外的应用由80年代 以前占离子交换树脂总用量的不足10％增加到目 前的30％左右。
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。
如吸附树脂、离子交换纤维、螯合树脂、聚合 物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。
而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进 行交换的树脂称作阴离子交换树脂。
离子交换树脂的分类： 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和
最重要的分类方法有以下两种: （1）按交换基团的性质分类
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂
阳离子交换树脂分为强酸型和弱酸型两种。 如R—SO3H为强酸型，R—COOH为弱酸型。 阴离子交换树脂分为强碱型和弱碱型两种。 如R3—NCl为强碱型，R—NH2为弱碱型。
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 丧失离子交换功能。
2）大孔型离子交换树脂
大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙， 为非均相凝结构。
即使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细 孔，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。
2.2.1 发展简史 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子
化合物。 它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交
换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上世纪30年代。
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树 脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开 创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子 领域。
大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几 百纳米，比表面积可达每克树脂几百平方米，因 此其吸附功能十分显著。
此后，Dow(陶氏)化学公司开发了苯乙烯系磺酸 型离子交换树脂并实现了工业化；
Rohm & Hass (罗门哈斯)公司进一步研制了强碱 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。
这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还 用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖 及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。
高吸水性高分子材料、高分子絮凝剂
聚合物作为吸附性材料的优势： (1)通过分子设计，聚合物骨架内可通过化学反应 引入不同结构和性能的基团，从而比较容易得到 各种性质的吸附剂。 (2)通过调整制备工艺，可以制备各种规格的多孔 性材料，大大增加吸附剂适用领域和使用性能。 (3)经过一定交联的聚合物在溶剂中不溶不熔，只 能被一定程度溶胀，溶胀后充分扩张的三维结构 为吸附的动力学过程提供便利条件。 (4)易于再生回收。
何炳林(1918~2007)
1978年后研究工作扩展到生物高分子， 以后又在高分子负载金属催化方面开
——我国离子交换 展了研究。
树脂科技研究和生
产的创始人
“不与生产劳动相结合，没有应用，
文章有多大价值？”
2.2.2 结构与分类 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网
状交联聚合物。 其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，
优选功能高分子吸附性高分子 材料
§2.1 概述 §2.2 离子交换树脂 §2.3 吸附树脂 §2.4 高吸水性高分子材料 作业
高分子吸附材料：指通过范德华力、静电力和形成 配位键等方式将特定小分子与其结合的高分子材料。 吸附性材料从来源划分： 天然吸附材料：活性炭、硅藻土、纤维素、氧化铝 合成吸附材料：离子交换树脂、吸附树脂 吸附性材料按属性划分： 无机吸附材料：活性炭、分子筛、硅胶 有机高分子吸附材料：离子交换树脂、吸附树脂、
功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。
由它解离出的离子却能自由移动，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。
通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可 交换离子与其他同类型离子进行反复的交换， 达到浓缩、分离、提纯、净化等目的。
通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离 子进行交换的树脂称作阳离子交换树脂；
这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态 在21世纪发挥重要的作用。
1956年回国到南开大学化学系。
1958年创建南开大学高分子化学学科 和专业，并创建了南开大学化工厂。
最先研究领域为离子交换树脂与吸附 树脂的合成、结构与性能。先后研制 出几十种离子交换树脂和吸附树脂， 取得了很大的经济效应及社会效益。
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。
60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等 方面得到了进一步的发展。
离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既 简便又节约能源。
因此根据Adams和Holmes的发明，带有磺酸基和 氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产，并在 水的脱盐中得到了应用。
1944年 D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性 能的苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联 聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。
从图中可见，树脂由 三部分组成： 1) 三维空间结构的网 络骨架； 2) 骨架上连接的可离 子化的功能基团； 3) 功能基团上吸附的 可交换的离子
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
强酸型阳离子交换树脂的功能基团是—SO3-H+， 它可解离出H+，而H+可与周围的外来离子互相交 换。
（2）按树脂的物理结构分类 凝胶型、大孔型和载体型
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，并呈现大分子链的间隙孔， 大分子链之间的间隙约为2～4nm。
一般无机小分子的半径在1nm以下，因此可自由地 通过离子交换树脂内大分子链的间隙。
更为突出的是应用得到迅速的发展。
除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、 脱色、催化等方面得到广泛的应用。
例如离子交换树脂在水处理以外的应用由80年代 以前占离子交换树脂总用量的不足10％增加到目 前的30％左右。
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。
如吸附树脂、离子交换纤维、螯合树脂、聚合 物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。
而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进 行交换的树脂称作阴离子交换树脂。
离子交换树脂的分类： 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和
最重要的分类方法有以下两种: （1）按交换基团的性质分类
阳离子交换树脂和阴离子交换树脂
阳离子交换树脂分为强酸型和弱酸型两种。 如R—SO3H为强酸型，R—COOH为弱酸型。 阴离子交换树脂分为强碱型和弱碱型两种。 如R3—NCl为强碱型，R—NH2为弱碱型。
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 丧失离子交换功能。
2）大孔型离子交换树脂
大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙， 为非均相凝结构。
即使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细 孔，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。
2.2.1 发展简史 离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子
化合物。 它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交
换功能，本质上属于反应性聚合物。
离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其 历史可追溯到上世纪30年代。
1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树 脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开 创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子 领域。
大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几 百纳米，比表面积可达每克树脂几百平方米，因 此其吸附功能十分显著。
此后，Dow(陶氏)化学公司开发了苯乙烯系磺酸 型离子交换树脂并实现了工业化；
Rohm & Hass (罗门哈斯)公司进一步研制了强碱 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。
这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还 用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖 及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。
高吸水性高分子材料、高分子絮凝剂
聚合物作为吸附性材料的优势： (1)通过分子设计，聚合物骨架内可通过化学反应 引入不同结构和性能的基团，从而比较容易得到 各种性质的吸附剂。 (2)通过调整制备工艺，可以制备各种规格的多孔 性材料，大大增加吸附剂适用领域和使用性能。 (3)经过一定交联的聚合物在溶剂中不溶不熔，只 能被一定程度溶胀，溶胀后充分扩张的三维结构 为吸附的动力学过程提供便利条件。 (4)易于再生回收。
何炳林(1918~2007)
1978年后研究工作扩展到生物高分子， 以后又在高分子负载金属催化方面开
——我国离子交换 展了研究。
树脂科技研究和生
产的创始人
“不与生产劳动相结合，没有应用，
文章有多大价值？”
2.2.2 结构与分类 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网
状交联聚合物。 其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，
优选功能高分子吸附性高分子 材料
§2.1 概述 §2.2 离子交换树脂 §2.3 吸附树脂 §2.4 高吸水性高分子材料 作业
高分子吸附材料：指通过范德华力、静电力和形成 配位键等方式将特定小分子与其结合的高分子材料。 吸附性材料从来源划分： 天然吸附材料：活性炭、硅藻土、纤维素、氧化铝 合成吸附材料：离子交换树脂、吸附树脂 吸附性材料按属性划分： 无机吸附材料：活性炭、分子筛、硅胶 有机高分子吸附材料：离子交换树脂、吸附树脂、
功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。
由它解离出的离子却能自由移动，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。
通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可 交换离子与其他同类型离子进行反复的交换， 达到浓缩、分离、提纯、净化等目的。
通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离 子进行交换的树脂称作阳离子交换树脂；
这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态 在21世纪发挥重要的作用。
1956年回国到南开大学化学系。
1958年创建南开大学高分子化学学科 和专业，并创建了南开大学化工厂。
最先研究领域为离子交换树脂与吸附 树脂的合成、结构与性能。先后研制 出几十种离子交换树脂和吸附树脂， 取得了很大的经济效应及社会效益。
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。
60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等 方面得到了进一步的发展。
离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既 简便又节约能源。
因此根据Adams和Holmes的发明，带有磺酸基和 氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产，并在 水的脱盐中得到了应用。
1944年 D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性 能的苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联 聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。