第三章 吸附高分子材料(part1)
吸附分离功能高分子
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
吸附分离功能高分子知识课件知识讲稿
• 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。
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
R-COOH
—CH2—CH—
CH2COOH CH2N
CH2COOH
（2）肟类
肟类化合物能与金属镍形成配合物。在树脂骨 架中引入二肟基团形成肟类螯合树脂，对镍等 金属有特殊的吸附性。
—CH2—C—C— —CH2—CH—
— C H 2— C H —
NN
HO OH
C N OH C N OH CH3
C N OH C N OH
—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
方程式中n可为1、2、3
（4）含氨基的强极性吸附树脂
含氨基的强极性吸附树脂的制备：先制备大孔性 聚苯乙烯交联树脂，然后将其与氯甲醚反应， 在树脂中引入氯甲基，再用不同的胺进行胺化， 即可得到含不同氨基的吸附树脂。
3.3 离子交换树脂及吸附树脂的功能
3.3.1 离子交换树脂及吸附树脂的功能
离子交换树脂最主要的功能是离子交换，并具有 吸附、催化、脱水等功能。吸附树脂的主要功能 则是其巨大的的比表面而具有优异的吸附性。 1. 离子交换功能 其相当于多元酸和多元碱，能发生的离子交换反 应有中和反应、复分解反应、中性盐反应。
吸附分离高分子
离子互换树脂相同，但外观为纤维状，并
还可以不同旳织物形式出现，如中空纤维、
3.1.1 吸附分离功能高分子旳发展简史
吸附树脂也是在离子互换树脂基础上发展起来旳一类新型 树脂，是指一类多孔性旳、高度交联旳高分子共聚物，又称 为高分子吸附剂。此类高分子材料具有较大旳比表面积和合 适旳孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。
.1 离子互换树脂旳构造
图3—1 聚苯乙烯型阳离子互换树脂旳示意图
从图中可见，树脂由三部
分构成：三维空间构造旳网络 骨架；骨架上连接旳可离子化 旳功能基团；功能基团上吸附 旳可互换旳离子。
强酸型阳离子互换树脂旳功 能基团是—SO3-H+，它可解离 出H+，而H+可与周围旳外来 离子相互互换。功能基团是固 定在网络骨架上旳，不能自由 移动。由它解离出旳离子却能 自由移动，并与周围旳其他离 子相互互换。这种能自由移动 旳离子称为可互换离子。
阴离子互换树脂旳化学稳定性及耐热性
能都不如阳离子互换树脂稳定。
阴离子互换树脂旳类型
季胺(-N(CH3)3) 强碱性阴离子互换树
脂
伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔
胺基(-N(CH3)2)弱碱性阴离子互换树脂
水化后分别形成R-NH3OH、R-
NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和RN(CH3)3OH等氢氧型阴离子互换树脂
3.1.1 吸附分离功能高分子旳发展简史
离子互换树脂能够使水不经过蒸馏而脱盐，既简便又节 省能源。所以根据Adams和Holmes旳发明，带有磺酸 基和氨基旳酚醛树脂不久就实现了工业化生产并在水旳脱 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旳 磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子互换树脂及交联聚丙烯 酸树脂，奠定了当代离子互换树脂旳基础。
药用高分子材料第三章高分子材料在药物制剂中的应用原理
3
高分子材料的界面性能
高分子吸附的具体表现
一条高分子链吸 不同高分子链分别 不同高分子链分 附多处固体表面 吸附后相互勾连 别吸附后勾连其
它未吸附高分子
医学ppt
4
高分子材料的界面性能
吸附机制理论
eg：生物黏附给药系统 该系统是利用材料对生物黏膜表面的黏附性能， 使给药系统在生物膜特定部位滞留时间延长， 或达到使药物在特点部位吸收的目的。 描述吸附进行机理的理论共有四种，如下：
利于分子通过。 凝胶电荷－对离子扩散与透过有选择性。
医学ppt
30
高分子材料的界面性能
功能水凝胶
定义：对温度或环境因素的变化刺激有明确或显 著应答的凝胶。
温敏水凝胶 pH敏水凝胶 盐敏水凝胶 光敏水凝胶 形状记忆水凝胶
医学ppt
31
高分子材料的界面性能
❖ 温敏水凝胶：在水或水溶液中凝胶的溶胀与
②胶凝性：分子间或分子内氢键使得表面黏度一 般很大，易胶凝。
③力学性质：力学性质与分子量有关，凝胶面积 随分子量增加而增加，凝胶压力随分子量增加 减小。
医学ppt
16
高分子材料的界面性能
④凝聚性：增加高分子链间的吸引力，膜更凝聚。 eg：聚甲基丙烯酸乙酯比聚丙烯酸乙酯的膜有 更大凝聚性
⑤耐压性：增加侧链长度会降低膜的可压缩性。 油水界面，侧链增长，因油溶解非极性侧链， 高分子易脱离界面进入油相，膜的崩溃压力降 低即可压缩性降低。
性好、易冲模的粒子或粉末，加压成片还能防 止小分子药物损耗或污染环境。 优点：与生物体的亲和性改善，保证药效。
医学ppt
37
高分子材料的界面性能
除杂剂 中药注射剂：对于中药提取液中的树脂等胶体杂
吸附性高分子材料ppt..
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
高分子材料的吸附性能研究
高分子材料的吸附性能研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!高分子材料在吸附性能研究中扮演着至关重要的角色。
8.吸附性高分子材料
在苯环上引入不同极性官能团，可得到中等极性、弱极性和强极 性的树脂；
引入酸或碱性官能团，可得到离子型吸附树脂
（2）中等极性吸附树脂：
含酯基的吸附树脂。 其表面兼有疏水和亲水两部分，既可由极性溶剂中吸附非 极性物质，又可由非极性溶液中吸附极性物质。
如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺型树脂等
聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二酯交联吸附树脂（中等极性 吸附树脂）
常用离子交换树脂对一些离子的选择性顺序：
苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂： Fe3+＞ Al3+＞ Ca2+＞ Na+ Tl+＞ Ag+＞ Cs+＞ Rb+＞ K+＞ NH4+＞ Na+＞ H+＞ Li+ Ba2+＞ Pb2+＞ Sr2+＞ Ca2+＞ Ni2+＞ Cd2+＞ Cu2+＞ Co2+＞ Zn2+ ＞ Mg2+＞ Mn2+ 丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂： H+＞ Fe3+＞ Al3+＞ Ca2+＞ Mg2+＞ K+＞ Na+ 苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂： SO42-＞ NO3-＞ Cl-＞ OH-＞ F-＞ HCO3-＞ HSiO3苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂： OH-＞ SO42-＞ NO3-＞ Cl-＞ HCO3-＞ HSiO3-
7）海洋资源利用 溴、镁等元素
海水淡化；从海洋生物中提取碘、
四、高分子螯合树脂
1. 螯合树脂概念 螯合树脂（chelate resins ）：一类能与金属离子形成多配 位络合物的交联功能高分子材料
功能高分子02-吸附分离高分子材料
CH=CH 2 CH=CH 2 + CH=CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2 CH-CH 2-CH-CH 2 CH-CH 2 n CH-CH 2
CH-CH 2
CH-CH 2
CH-CH 2
交联苯乙烯
P
交联苯乙烯
+ H 2SO4(发烟)
P
SO3H + H 2O
强酸性阳离子交换树脂 水处理剂、酸性催化剂
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 反应而转化为Na型离子交换树脂。Na型树脂有较好的贮 存稳定性。
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。粒径一般 为0.3～1.2mm。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可 能大于或小于这一范围。
离子交换树脂外观
树脂由三部分组成：三维空间结 构的网络骨架；骨架上连接的可 离子化的功能基团；功能基团上 吸附的可交换的离子。 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。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。
②
按树脂的物理结构分类
按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、 大孔型和载体型三类。
不同物理结构离子交换树脂的模型
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 成球技术
（1）球形交联聚苯乙烯
悬浮聚合
悬浮聚合
苯乙烯－二乙烯苯聚合
AIBN or
球体的直径和分散性通过调节分散剂的类型与加入量、搅拌速度、油相和水相的比例等进行控制。
（2）含极性基团的烯烃单体的悬浮聚合
丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、
交联聚丙烯酸甲酯的合成及其衍生化（3）水溶性单体的悬浮缩聚反应
反相悬浮缩聚反应：反应相为水相，
介质相为有机相。
（4）水溶性高分子的悬浮交联成球
将含有反应基团的高分子化合物和交联剂一起溶于水
吸附分离功能高分子材料合成中的成孔技术
成孔技术主要研究孔的形成及孔径大小、孔径分布、孔隙率等的控制。
比表面积主要指树脂的内表面积。
大孔树脂的比表
（1）惰性溶剂致孔剂
在悬浮聚合体系的单体相中，加入不参与聚合反应、能
良溶剂致孔
良溶剂致孔适用于制备
小的大孔树脂。
良溶剂与聚合物的溶解性能越
形成的孔径越小。
非良溶剂致孔
非良溶剂致孔适用于制备
较大的大孔树脂。
混合溶剂致孔
（2）线性高分子致孔
（3）后交联成孔
在聚合过程中, 线性高分子促进相分离的发生。
随反应分子。
（1）免疫吸附剂的设计与合成
免疫吸附剂:利用抗原与抗体的结合具有专一性,将抗原或抗抗体(或抗原)在不同类型高分了载体上的固定化反应P表示高分子载体；A－NH 2表示抗体或抗原
（2）含肽、多糖侧链的仿生吸附剂的设计与合成
AIBN or
苯乙烯－二乙烯苯聚合
聚苯乙烯型吸附树脂的结构特点与性质树脂的微观结构
CH3
3
+
3
通过上述方法直接制备的树脂为中等极性的吸
附剂，具有较好的耐热性能，软化点在150℃以
上。
由于聚甲基丙烯酸甲酯型吸附剂极性适中，
三、非离子型吸附树脂的应用
（1）有机物的分离
伸长
收缩
还原
“人工肌肉”
伸长率30％
聚乙烯醇对一价铜离子的络合作用较弱，当加入还原性物质，采用还原反应将二价铜离子还原成一价离子时，高分子配合物释放出一价铜离子，体积重新膨胀。
伸长
收缩
六元环稳定；酸性增强；收缩现象
该螯合树脂可以与二价铜离子络合形成稳定的螯合物。
该螯合树脂除了可用于铜离子的吸附富集外，生成的络合物还可以作为催化剂催化过氧化氢分解反应．其EDTA 类螯合树脂
这类螯合树脂在pH = 5时，对Cu 2+的最高吸附容量为0.62 mmol/g ，可用HClO 4溶液解吸。
在pH = 1.3时,对Hg 2+ 的最高吸附容量为1.48 mmol/g 。
可见对特种贵金属有很好的选择分离性。
结构上分析，冠醚的结构可以处在侧链上，也可以作为聚合物主链的一部分
选择性：离子和环大小匹配
可以吸附
Cu2+
ZrO
对各种金属离子的吸附容量按下列顺序递减：Fe3+＞VO
Cu2+＞Zn2+＞Co2+＞A13+＞Ni2+
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
强酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂
聚丙烯酸—二乙烯基苯离子交换树脂聚甲基丙烯酸—二乙烯基苯离子交换树脂。