吸附分离高分子材料

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1、 主要内容 p 吸 附 树 脂 # *p 离 子 交 换 树 脂 # *p 螯 合 树 脂p 高 吸 水 性 树 脂p 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 。 吸附分离高分子材料 按 化 学结 构 分按 吸 附机 理 分按 形 态与 孔 结构 分 无 机 吸 附 剂高 分 子 吸 附 剂碳 质 吸 附 剂化 学 吸 附物 理 吸 附亲 和 吸 附 离 子 交 换 剂螯 合

2、 剂可 再 生 高 分 子 试 剂 和 催 化 剂阳 离 子阴 离 子两 性 离 子非 极 性中 极 性强 极 性免 疫仿 生球 形 树 脂 （ 大 孔 、 凝 胶 、 大 网 ）离 子 交 换 纤 维 与 吸 附 性 纤 维无 定 形 颗 粒 吸 附 剂吸 附 分 离 高 分 子 材 料 的 分 类 2.1 吸 附 树 脂l定 义 : 多 孔 性 的 、 高 度 交 联 的 高 分 子 共 聚 物 。l特 点 ： 较 大 的 比 表 面 积 、 适 当 的 孔 径l作 用 力 ： 物 理 作 用 ， 范 德 华 力 、 偶 极 -偶 极 相互 作 用 、 氢 键一 、 吸 附 树 脂 的 分

3、 类 p 非 极 性 吸 附 树 脂p 中 极 性 吸 附 树 脂p 强 极 性 吸 附 树 脂 通 常 按 其 化 学 结 构 分 类树 脂 中 电 荷 分 布 均 匀 ， 不 存 在 正 负 电 荷 相 对 集 中 的极 性 基 团 。 由 苯 乙 烯 和 二 乙 烯 基 苯 聚 合 而 成 。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 等含 有 极 性 较 强 的 极 性 基 团 ， 如 吡 啶 基 、 氨 基 等 。

4、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l 球 形 颗 粒 ， 直 径 0.1-1.0 mml 高 度 交 联 ， 溶 胀 不 溶 解l 多 孔 性 ， 有 足 够 的 吸 附 面 积l 机 械 强 度 ， 力 学 性 能l 粒 径 越 小 、 越 均 匀 ， 吸 附 性能 越 好 关 键 技 术l 成 球 技 术l 成 孔 技 术 1、 吸 附 树 脂 的 成 球 技 术悬 浮 聚 合反 向 悬 浮 聚 合重 要方 法l 疏 水 性 单 体 的 悬 浮 聚 合l 含 极 性 基 团 的 取 代

5、 烯 烃 单 体 的 悬 浮 聚 合l 水 溶 性 单 体 的 悬 浮 缩 聚l 线 形 高 分 子 的 悬 浮 交 联 成 球 反 应 n 单 体 不 含 极 性 基 团 ， 如 苯 乙 烯 和 二 乙烯 基 苯 （ 交 联 剂 ） 。n 通 过 悬 浮 聚 合 直 接 成 球n 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 二 乙 烯 基 苯甲 苯汽 油BPO 搅 拌 溶 解 油 相1:1.5:0.5:0.01纯 水 （ 5倍 体 积 ）明 胶 （ w10%） 搅 拌45 溶 解 水 相 802h 95 缓 慢 过

6、 滤水 洗乙 醇 洗 多 孔 吸 附 树 脂比 表 面 积 600m 2/g 实 例 烯 类 单 体 含 极 性 基 团 ， 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 ， 与 水 有 一 定 的 亲 合 性悬 浮 聚 合 合 成 球 形 材 料为 减 少 单 体 在水 中 的 溶 解 度 在 水 相 中 加 入 食 盐在 油 相 中 加 入 非 极 性 溶 剂AIBN 交 联 剂 ：l二 乙 烯 基 苯 ： 与 单 体 聚 合 速 率 差 异 大 ， 交 联 不 均l三 聚 异 氰 酸 烯 丙 酯 :l双 甲 基 丙 烯 酸

7、 乙 二 酯 :l三 甲 基 丙 烯 酸 甘 油 酯 : l反 相 悬 浮 缩 聚 ： 单 体 为 水 溶 性 ,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 预 聚 物液 体 石 蜡分 散 剂 悬 浮缩 聚 固 化成 球 吸 附 分离 材 料油 相 l 水 溶 性 高 分 子l 油 溶 性 高 分 子 反 相 悬 浮 交 联正 相 悬 浮 交 联缺 点 ：p 高 分 子 化 合 物 作 为 反 应 物 ， 成 本 较 高p 主 要 用 于

8、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 ：p 交 联 密 度 均 匀p 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 大 量 微 孔提 高 吸附 容 量成 孔技 术 孔 的 形 成 及 孔 径 大 小孔 径 分 布孔 隙 率 的 控 制 成 孔方 法 惰 性 溶 剂 致 孔线 形 高 分 子 致 孔后 交 联 成 孔 惰 性 溶 剂 致 孔

9、是 在 聚 合 过 程 实 现 的要 求 ：n 不 参 与 聚 合 反 应n 能 与 单 体 互 溶n 沸 点 高 于 聚 合 温 度 l 聚 合 前 加 入 到 单 体 相l 聚 合 后 留 在 聚 合 物 球 粒 中l 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 二 乙 烯 基 苯甲 苯汽 油BPO 搅 拌 溶 解 油 相1:1.5:0.5:0.01纯 水 （ 5倍 体 积 ）明 胶 （ w10%） 搅 拌45 溶 解 水 相 802h 95 缓 慢 过 滤水 洗乙 醇 洗 多 孔 吸 附 树 脂比 表 面 积 600m 2/g

10、实 例 常 用 的 致 孔 剂 ： 水 、 甲 苯 、 烷 烃 、 脂 肪 醇 、脂 肪 酸 、 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 类引 入 功 能 基 团 高 比 表 面 积 、极 性 的 大 孔 吸附 树 脂 l 聚 合 前 ， 加 入 到 单 体 相 ， 单 体 是 线 形 高 分子 的 溶 剂l 聚 合 时 ， 随 单 体 消 失 而 卷 曲 成 团l 聚 合 后 ， 溶 剂 抽 提 除 去常 用 的 有 ： PS、 PVA

11、c、 聚 丙 烯 酸 酯 类可 得 到 大 孔 树 脂线 形 高 分 子 促 进 相 分 离 的 发 生 l 优 点 ： 合 成 树 脂 具 有 特 大 孔l 缺 点 ： 比 表 面 积 较 小l 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 悬 浮 聚 合 制 备 大 孔 树 脂 的 缺 点 ：l 交 联 结 构 不 均 匀l 机 械 强 度 欠 佳l 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

12、 交 联 度 或 线 形 高 分 子 ， 然 后 将 其 进行 化 学 反 应 达 到 所 需 交 联 度 。 l 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（ 1000m 2/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 ：l 聚 苯 乙 烯 型l 聚 丙 烯 酸 酯 型l 其 他 类 型 优 点 ：l 80%以 上 吸 附 树 脂 为 聚 苯 乙 烯 型l 最 早 工 业 化l 苯 环 邻 对 位 具 有 活 性 ， 便 于 改 性缺

13、点 ：l 机 械 强 度 不 高l 抗 冲 击 性 和 耐 热 性 较 差 聚 甲 基 丙 烯 酸 酯 -双 甲 基 丙 烯 酸 乙 二 酯l 中 极 性l 耐 热 性 较 好 ， 软 化 点 150l 水 解 可 引 入 强 极 性 基 团 l 聚 乙 烯 醇l 聚 丙 烯 酰 胺l 聚 酰 胺l 聚 丙 烯 腈 交 联 剂 ：二 乙 烯 基 苯 4、 吸 附 树 脂 的 吸 附 分 离 原 理l 网 状 孔 穴 结 构 ， 颗 粒 总 比 表 面 积 很 大l 网 状 孔 穴 有 一 定 的 孔 径 ， 对 吸 附 的 化合 物 根 据 分 子 量 有 一 定 的 选 择 性l 脱 附 分

14、 离 l 水 溶 性 不 大 的 有 机 化 合 物 易 被 吸 附 ，在 水 中 的 溶 解 度 越 小 越 被 吸 附l 难 吸 附 溶 于 有 机 溶 剂 中 的 有 机 物l 化 合 物 的 极 性 基 团 增 加 ， 树 脂 对 其 吸附 能 力 也 增 加l 对 体 积 较 大 的 化 合 物 吸 附 作 用 较 强 l 升 高 温 度 使 气 体 脱 附l 对 于 水 溶 液 ， 选 择 有 机 溶 剂 将 吸 附 物质 淋 洗p 非 极 性 大 孔 树 脂 ， 洗 脱 剂 极 性 越 小 ，洗 脱 能 力 越 强p 中 极 性 大 孔 树 脂 ， 用 较 大 极 性 的 洗 脱

15、剂 “ 相 似 相 溶 ” 原理 三 、 吸 附 树 脂 的 应 用l 物 理 化 学 性 能 稳 定l 吸 附 选 择 性 独 特l 不 受 无 机 物 的 影 响l 再 生 简 便l 高 效 节 能 广 泛 用 于 有效 成 分 的 分离 提 纯 由 于 吸 附 树 脂 具 有 巨 大 的 比 表 面 ， 不 同 的 吸 附树 脂 有 不 同 的 极 性 ， 所 以 可 用 来 分 离 有 机 物 。例 如 ， 含 酚 废 水 中 酚 的 提 取 ， 有 机 溶 液 的 脱 色 吸 附 树 脂 可 作 为 血 液 的 清 洗 剂 。 这 方 面 的 应 用研 究 正 在 开 展 ， 已 有

16、 抢 救 安 眠 药 中 毒 病 人 的 成功 例 子 。 在 红 霉 索 、 丝 裂 霉 素 、 头 孢 菌 素 等 抗 菌 素 的 提 取中 ， 已 采 用 吸 附 树 脂 提 取 法 。 由 于 吸 附 树 脂 不 受溶 液 pH值 的 影 响 ， 不 必 调 整 抗 菌 素 发 酵 液 的 pH值 ， 因 此 不 会 造 成 酸 、 碱 对 发 酵 液 活 性 的 破 坏 。 用 吸 附 树 脂 对 中 草 药 中 有 效 成 分 的 提 取 研 究 工 作正 在 开 展 ， 在 人 参 皂 甙 、 绞 股 兰 、 甜 叶 菊 等 的 提取 中 已 取 得 卓 著 的 成 绩 。 产

17、品甜叶菊 FeSO4絮 凝 过滤 AB-8吸 附 废 水大 孔 阳 离 子交 换 树 脂浓 缩干 燥 大 孔 阴离 子 交换 树 脂 70% 乙醇 水 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

18、。 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 。 2.2 离 子 交 换 树 脂 l 离 子 交 换 树 脂 是 指 具 有 离 子 交 换 基 团 的 高 分 子化 合 物 。l 具 有 一 般 聚 合 物 所 没 有 的 新 功 能 离 子 交 换功 能 。l 离 子 交 换 树 脂 是 最 早 出 现 的 功 能 高 分 子 材 料 。

19、l 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 。一 、 发 展 简 史 l 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 。 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 。l

20、1944年 DAlelio 合 成 了 具 有 优 良 物 理 和 化 学性 能 的 磺 化 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 。 l Dow化 学 公 司 开 发 了 聚 苯 乙 烯 系 磺 酸 型 强 酸性 离 子 交 换 树 脂 并 实 现 了 工 业 化 ；l Rohm & Hass公 司 研 制 了 强 碱 性 聚 苯 乙 烯 系阴 离 子 交 换 树 脂 和 弱 酸 性 聚 丙 烯 酸 系 阳 离 子 交换 树 脂 。l 这 些 离 子 交 换 树 脂 除 应

21、 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 。 l 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 ， 机 械 强 度 高 、 交 换 速 度 快 和 抗有 机 污 染 的 优 点 ， 很 快 得 到 广 泛 应 用 。l 60年 代 后 期 ， 离 子 交 换 树 脂 的 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

22、化 等 方 面 得 到 广 泛 的 应 用 。l 引 申 发 展 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 。 产 品甜叶菊 FeSO4絮 凝 过滤 AB-8吸 附 废 水大 孔 阳 离 子交 换 树 脂浓 缩干 燥 大 孔 阴离 子 交换 树 脂 70% 乙醇 水 二 、 离 子 交 换 树 脂 的 结 构l 带 有 可 离 子 化 基 团 的 三 维 网 状 ， 颗 粒 状 ，粒 径 为 0.3 1.2mml 不 溶 不 熔 聚 苯 乙 烯 型 阳 离 子交 换 树 脂 的 示 意 图n

23、 三 维 空 间 结 构 的 网 络骨 架n 骨 架 上 连 接 的 可 离 子化 的 功 能 基 团n 功 能 基 团 上 吸 附 的 可交 换 的 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 。能 解 离 出 阳 离 子并 能 与 外 来 阳 离子 进 行 交 换阳 离 子 交换 树 脂 能 解 离 出 阴 离 子并 能 与 外 来 阴 离子 进 行 交 换阴 离 子 交换 树 脂 高 分 子多 元 酸高 分 子

24、多 元 碱 三 、 离 子 交 换 树 脂 的 分 类品 种 较 多 ， 分 类 方 法 复 杂 ， 常 用 的 有 三 种l 按 照 树 脂 的 合 成 方 式 分l按 照 树 脂 的 物 理 结 构 分l 按 照 交 换 基 团 的 性 质 分 l 缩 聚 型l 加 聚 型 p 酚 醛 树 脂 等p 离 子 交 换 树 脂 的 发 展 是 以 缩 聚产 品 开 始p 单 体 含 烯 基 ， 通 过 自 由 基 聚 合 反应 形 成p 产 品 性 能 优 良p 现 在 使 用 的 离 子 交 换 树 脂 几 乎 都是 加 聚 产 品 l 凝 胶 型 l 大 孔 型 l 载 体 型 l 凝 胶

25、 型 外 观 透 明 、 均 相 高 分 子 凝 胶 结 构 表 面 光 滑 ， 球 粒 内 部 无 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 ， 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 。 易 “ 中 毒 ” 无 机 小 分子 的 半 径1nm l 大 孔 型 外 观 不 透 明 ， 表 面 粗 糙 ， 为 非均 相 凝 胶 结 构 即 使 在 干 燥 状 态 ， 内 部 也 存 在不 同

26、尺 寸 的 毛 细 孔 可 在 非 水 体 系 中 起 离 子 交 换 和 吸 附作 用 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 吸 附 功 能 十 分 显 著 l 载 体 型 特 殊 用 途 树 脂 ， 主 要 用作 液 相 色 谱 的 固 定 相 一 般 是 将 树 脂 包 覆 在 硅胶 或 玻 璃 珠 等 表 面 上 制 成 可 经 受 液 相 色 谱 中 流 动介 质 的 高 压 ， 又 具 有 离 子交 换 功 能 。 阳 离 子 型 阴 离 子 型 强 酸 性中 酸 性弱 酸 性强 碱 性弱 碱 性 -SO3H

27、-PO(OH)2-COOH-NH2、 -NHR、-NR2 四 、 离 子 交 换 树 脂 的 合 成 与 性 能l 聚 苯 乙 烯 系 离 子 交 换 树 脂 的 的 合 成l 丙 烯 酸 系 离 子 交 换 树 脂 的 合 成l 缩 聚 型 离 子 交 换 树 脂 的 合 成 1、 聚 苯 乙 烯 系 离 子 交 换 树 脂 的 合 成分 两 个 步 骤 ：l 通 过 自 由 基 聚 合 反 应 制 备 苯 乙 烯 和 二 乙 烯 基苯 （ DVB） 的 共 聚 物 球 粒 控 制 共 聚 物 结 构 的 均 匀 性 控 制 粒 径 分 布l 向 共 聚 物 球 粒 上 引 入 可 离 子

28、化 的 功 能 基 团高 分 子 载 体 的 稳 定 性 和 功 能 基 团 分 布 的 均 匀 性 l 用 悬 浮 聚 合 法 制 备 交 联 聚 苯 乙 烯 球 粒 ， 称为 “ 白 球 ”l 用 二 氯 乙 烷 或 四 氯 乙 烷 、 甲 苯 等 将 白 球 溶胀 ， 用 浓 硫 酸 或 氯 磺 酸 等 磺 化 。 通 常 称 磺 化后 的 球 状 共 聚 物 为 “ 黄 球 ” 。 n 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 。n 贮 存 稳 定 性 不 好 ， 且 有 较

29、 强 的 腐 蚀 性 ，n 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 。 将 1 g BPO溶 于 80 g苯 乙 烯 与 20 g二 乙 烯 基 苯 （ 纯度 50 ） 的 混 合 单 体 中 。 搅 拌 下 加 入 含 有 5 g明 胶的 500 mL去 离 子 水 中 ， 分 散 至 所 预 计 的 粒 度 。 从70 逐 步 升 温 至 95 ， 反 应 8 10 h， 得 球 状 共 聚物 。 过 滤 、 水 洗 后 于 100 120 下 烘 干 。 即 成“ 白 球 ” 。 将 100 g

30、干 燥 球 状 共 聚 物 置 于 二 氯 乙 烷 中 溶 胀 。 加入 500 g浓 硫 酸 （ 98 ） ， 于 95 100 下 加 热 磺化 5 10 h。 反 应 结 束 后 ， 蒸 去 溶 剂 ， 过 剩 的 硫 酸用 水 慢 慢 洗 去 。 然 后 用 氢 氧 化 钠 处 理 ， 使 之 转 换成 Na型 树 脂 ， 即 得 成 品 。 交 换 容 量 约 为 5 mmol/g。制备实例 l 通 过 傅 -克 反 应 氯 甲 基 化 ， “ 氯 球 ”l 硝 酸 氧 化 剧 毒 ！ l 型 碱 性 很 强 ， 对 OH 离 子 的 亲 合 力 小 。 用NaOH再 生 效 率 很

31、 低 ， 耐 氧 化 性 和 热 稳 定 性 较 好 。l 型 引 入 了 带 羟 基 的 烷 基 ， 羟 基 吸 电 子 ， 降 低 了胺 基 的 碱 性 ， 再 生 效 率 提 高 。 耐 氧 化 性 和 热 稳 定性 相 对 较 差 。 （ 4） 聚 苯 乙 烯 系 弱 碱 性 阴 离 子 交 换 树 脂 的 合 成 2、 聚 丙 烯 酸 系 离 子 交 换 树 脂 的 合 成l 亲 水 性 高 ， 抗 有 机 污 染 性 好l 耐 氧 化 性 差 ， 应 用 受 到 限 制l 弱 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 较 多 CH2 CHCHCOOH + CH2 CH2CHCH2 CHC

32、H2COOHCH CH2 CH单 体 直 接 合 成丙 烯 酸 水 溶 性 大 ， 聚 合 不 易 进 行 ， 常 采 用 其酯 类 单 体 进 行 聚 合 后 再 进 行 水 解 的 方 法 来 制备 。 3、 缩 聚 型 离 子 交 换 树 脂 的 合 成 4、 离 子 交 换 树 脂 的 性 能l 外 形 ， 球 形 ， 合 适 的 粒 度l 含 水 量 ， 30-80%l 密 度l 交 换 容 量 ， 单 位 质 量 的 树 脂 一 定 条 件 下 表 现 出来 的 可 进 行 离 子 交 换 的 离 子 基 团 的 量 ， mmol/g（ 总 交 换 容 量 、 工 作 交 换 容

33、量 、 再 生 交 换 容 量l 热 稳 定 性 、 化 学 稳 定 性 、 机 械 强 度 五 、 离 子 交 换 树 脂 的 工 作 原 理功 能 基 为 可 离 子 化 的 基 团 ， 与 溶 液 中 的 离 子 可进 行 可 逆 交 换 。 在 一 定 条 件 下 树 脂 上 的 离 子 可以 交 换 成 另 一 离 子 ， 另 一 条 件 下 ， 可 以 发 生 逆向 交 换 ， 可 再 生 。 离 子 交 换 反 应 有 三 种 ：l 中 性 盐 分 解 反 应l 中 和 反 应l 复 分 解 反 应 中 性 盐 分解 反 应 中 和 反 应复 分 解反 应 六 、 离 子 交 换

34、 树 脂 的 功 能 与 应 用l 离 子 交 换 功 能l 吸 附 功 能l 脱 水 功 能l 催 化 功 能 易 于 分 离 不 腐 蚀 设 备 不 污 染 环 境 产 品 纯 度 高 后 处 理 简 单 l 最 基 本 的 用 途之 一l 水 质 的 软 化l 水 的 脱 盐l 高 纯 水 的 制 备1、 水 处 理 去 离 子 水 的 制 备 装 置 2、 冶 金 工 业l 离 子 交 换 是 冶 金 工 业 的 重 要 单 元 操 作 之 一 。l 用 于 铀 、 钍 等 超 铀 元 素 、 稀 土 金 属 、 重 金属 、 轻 金 属 、 贵 金 属 和 过 渡 金 属 的 分 离

35、 、 提纯 和 回 收l 可 用 于 选 矿 。 可 改 变 矿 浆 中 水 的 离 子 组 成 ，使 浮 选 剂 更 有 利 于 吸 附 所 需 要 的 金 属 ， 提 高浮 选 剂 的 选 择 性 和 选 矿 效 率 。 l 核 燃 料 的 分 离 、 提 纯 、 精 制 、 回 收 等l 用 离 子 交 换 树 脂 制 备 高 纯 水 ， 是 核 动 力用 循 环 、 冷 却 、 补 给 水 供 应 的 唯 一 手 段 。l 离 子 交 换 树 脂 还 是 原 子 能 工 业 废 水 去 除放 射 性 污 染 处 理 的 主 要 方 法 。3、 原 子 能 工 业 4、 海 洋 资 源

36、利 用l 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 。l 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 。 l 普 遍 用 于 多 种 无 机 、 有 机 化 合 物 的 分 离 、提 纯 ， 浓 缩 和 回 收 等 。l 离 子 交 换 树 脂 用 作 化 学 反 应 催 化 剂 ， 可 大大 提 高 催 化 效 率 ， 简 化 后 处 理 操 作 ， 避 免 设备 的 腐 蚀 。l 高 分 子 试 剂l

37、 干 燥 剂5、 化 学 工 业 二 甲 氧 基 甲 烷 通 常 由 甲 醇 在 少 量 H Cl存 在 下 通过 气 相 催 化 氧 化 制 得 ， 或 由 甲 醛 、 甲 醇 在 H Cl催 化 和 大 量 CaCl2存 在 下 获 得 ， 或 设 备 要 求 苛刻 或 药 品 耗 量 大 ， 环 境 污 染 严 重 且 产 率 低 。阳 离 子 交 换 树 脂 催 化 合 成 二 甲 氧 基 甲 烷实 例 C=O H+ H H + C=OHH H + CH3OH CH OCH3 O H + H H H2O C=OCH 3 H H + -H+ CH3OH CH OCH3 H OCH3 由

38、于 732苯 乙 烯 型 阳 离 子 交 换 树 脂 含 有可 离 解 的 磺 酸 基 ， 因 此 可 替 代 传 统 的质 子 酸 作 为 上 述 反 应 的 催 化 剂 。 同 时， 阳 离 子 交 换 树 脂 还 有 脱 水 作 用 ， 可有 效 地 促 使 平 衡 反 应 右 移 ， 从 而 获 得较 高 的 产 率 。 l 离 子 交 换 树 脂 在 制 糖 、 酿 酒 、 烟 草 、 乳 品 、饮 料 、 调 味 品 等 食 品 加 工 中 都 有 广 泛 的 应 用 。l 在 酒 类 生 产 中 ， 利 用 离 子 交 换 树 脂 进 行 酒 的脱 色 、 去 浑 、 去 杂 质 ， 提 高 酒 的 质 量 。l 酒 类 经 过 离 子 交 换 树 脂 除 去 铜 、 锰 、 铁 等 离子 ， 可 以 增 加 贮 存 稳 定 性 。 经 处 理 后 的 酒 ， 香味 纯 ， 透 明 度 好 ， 稳 定 性 可 靠l 是 各 种 酒 类 生 产 中 不 可 缺 少 的 一 项 工 艺 步 骤 。6、 食 品 工 业