吸附分离高分子材料

反相悬浮缩聚：反应相为水相，介质为粘度较高、密度较
大、化学惰性的有机液体，如氯苯、液体石蜡、四氯化碳等 单体 交联剂 致孔剂 水 油相 液体石蜡 分散剂 悬浮缩聚 固化成球 预聚物
吸附分离材料
（4） 线形高分子的悬浮交联成球反应
水溶性高分子 反相悬浮交联 正相悬浮交联
油溶性高分子 缺点：
wenku.baidu.com
反应达到所需交联度。
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
无机吸附剂 按化学结构分类 高分子吸附剂 碳质吸附剂
阳离子交换剂
离子交换剂 螯合剂 阴离子交换剂 两性离子交换剂
吸 附 分 离 高 分 子 材 料
化学吸附
可再生高分子试剂和催化剂 非极性吸附剂 按吸附机理分类 物理吸附 中极性吸附剂 强极性吸附剂 免疫吸附剂 仿生吸附剂
亲和吸附
球形树脂（大孔、凝胶、大网） 按形态与孔结构分类 离子交换纤维与吸附性纤维 无定形颗粒吸附剂
优点：合成树脂具有特大孔
缺点：比表面积较小
解决方法：可以与惰性溶剂混用增加小孔的比例 提高比表面积 线形高分子的分子量 形成大孔的能力
（3） 后交联成孔
悬浮聚合制备大孔树脂的缺点： 交联结构不均匀
机械强度欠佳
孔结构分散性较大 高比表面积吸附树脂通常采用后交联法，即： 先制备低交联度或线形高分子，然后将其进行化学
实例
二乙烯基苯 甲苯 汽油 BPO 纯水（5倍体积） 搅拌 45℃溶解 搅拌溶解 1:1.5:0.5:0.01 油相
明胶（w10%）
水相 乙醇洗
80℃ 2h
缓慢 95 ℃
过滤 水洗
多孔吸附树脂
比表面积600m2/g
（2）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合
烯类单体含极性基团，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、
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 惰性溶剂致孔
孔的形成及孔径大小 成孔技术 孔径分布 孔隙率的控制 成孔方法
汽油、煤油、液体石蜡等
混合溶剂：癸烷/甲苯、辛烷/甲苯、己烷/甲苯、丁酮/甲苯 改变交联密度 致孔剂用量 致孔剂种类 高比表面积、极性的 大孔吸附树脂
引入功能基团
（2） 线形高分子致孔
线形高分子促进相分离的发生 常用的线形高分子有：PS、PVAc、聚丙烯酸酯类 聚合前，加入到单体相，单体是线形高分子的溶剂 聚合时，随单体消失而卷曲成团 聚合后，溶剂抽提除去 可得到大孔树脂
1、吸附树脂的成球技术
重要方法 悬浮聚合 反向悬浮聚合
疏水性单体的悬浮聚合
含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合
水溶性单体的悬浮缩聚 线形高分子的悬浮交联成球反应
（1）疏水性单体的悬浮聚合
单体不含极性基团，如苯乙烯和二乙烯基苯（交联剂）。 通过悬浮聚合直接成球 球体的直径和分散性通过调节分散剂的类型与加入量、搅 拌速度等控制
（1）聚苯乙烯型 优点： 80%以上吸附树脂为聚苯乙烯型
最早工业化
苯环临对位具有活性，便于改性 缺点： 机械强度不高 抗冲击性和耐热性较差
（2）聚丙烯酸酯型 聚甲基丙烯酸-双甲基丙烯酸乙二酯 中极性 耐热性较好，软化点>150℃ 水解可引入强极性基团
（3）其他类型吸附树脂 聚乙烯醇 聚丙烯酰胺 聚酰胺 聚丙烯腈 交联剂：二乙烯基苯
线形高分子致孔 后交联成孔
（1） 惰性溶剂致孔
惰性溶剂致孔是在聚合过程实现的
要求：
不参与聚合反应 能与单体互溶 沸点高于聚合温度 聚合前，加入到单体相
聚合后，留在聚合物球粒中
蒸馏、溶剂提取、冻干除去
溶剂占据的空间成为聚合物中的孔
常用的致孔剂：水、甲苯、烷烃、脂肪醇、脂肪酸、
丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺，与水有一定的亲合性
悬浮聚合合成球形材料 在水相中加入食盐 为减少单体在水中的溶解度 在油相中加入非极性溶剂 AIBN
交联剂： 二乙烯基苯：与单体聚合速率差异大，交联不均匀 三聚异氰酸烯丙酯
双甲基丙烯酸乙二酯
三甲基丙烯酸甘油酯
（3）水溶性单体的悬浮缩聚
单体为水溶性
三、吸附树脂的应用
物理化学性能稳定
吸附选择性独特
不受无机物的影响 再生简便 高效节能 广泛用于有效成 分的分离提纯
（1）有机物的分离
由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树脂有不同
吸附树脂 # *
主 要 内 容
离子交换树脂 # * 螯合树脂 高吸水性树脂
高分子絮凝剂
吸附分离功能高分子是利用高分子材料与被 吸附物质之间的物理或化学作用，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。 发展最早、应用最普遍 被广泛用于物质的分离与提纯
吸附分离高分子材料的分类
2.1 吸附树脂
一、吸附树脂的分类
定义: 一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物。 特点：较大的比表面积、适当的孔径 作用力：物理作用，范德华力、偶极-偶极相互作用、氢键
通常按其化学结构分类
非极性吸附树脂
树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极 性基团。代表性产品为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
中极性吸附树脂
分子结构中存在酯基等极性基团，具有一定的极性。如交联聚丙烯
酸甲酯、交联聚甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸与苯乙烯的共聚物等
强极性吸附树脂
含有极性较强的极性基团，如吡啶基、氨基等。亚砜类、聚丙烯酰
胺类、脲醛树脂类
二、吸附树脂的制备技术及主要品种
结构特点 球形颗粒，直径0.1-1.0 mm 高度交联，溶胀不溶解 多孔性，有足够的吸附面积 机械强度，力学性能 粒径越小、越均匀，吸附性能越好 关键技术 成球技术 成孔技术