吸附分离高分子材料
吸附分离功能高分子材料国家重点实验室
吸附分离功能高分子材料国家重点实验室
佚名
【期刊名称】《《新材料产业》》
【年(卷),期】2009(000)009
【摘要】吸附分离功能高分子材料国家重点实验室是在何炳林院士领导下，在南
开大学高分子化学与物理国家重点学科的基础上，利用世界银行贷款创建的，依托于南开大学。
1989年被国家计委批准立项，1990年通过论证，1995年实验室通过国家验收。
现任实验室主任宓怀风教授。
学术委员会由国内高分子界著名专家
15人组成，现任学术委员会主任卓仁僖教授。
【总页数】2页(PI0002-I0003)
【正文语种】中文
【中图分类】N24
【相关文献】
1.探讨磁性吸附功能高分子材料的制备与性能 [J], 刘骥
2.功能性高分子材料在染色工业中的应用：聚乙烯甲醚凝胶对酸性染料的吸附性能. [J], 郭鸣
3.吸附分离功能高分子材料国家重点实验室 [J],
4.具有带电清洗功能的高分子材料的吸附性能研究 [J], 李海峰;崔积华;郭志刚;胡
旻昊;阳薇
5.选择吸附功能高分子材料螯合树脂在工业上的应用(续) 三、工业药品精制方面的应用 [J], 许景文
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第二章吸附分离-1
聚合物共混碳化法
原理：挑选两种热稳定程度不同的聚合物均匀混 合后，则形成相分离结构，然后再进行热处理， 热稳定性差的聚合物(热解聚合物) 完全分解成
气相产物逸出，并可在热稳定性高的聚合物(炭化
聚合物)形成的炭前驱体或最终产物中留下大量的 孔结构。
溶胶-凝胶法
由于表面活性剂、乳胶粒和单分散的聚合 物微球等在溶剂中会形成一定形态的超分子阵列,利 用该超结构作为模板，在溶剂中加入无机物前体， 使其进行溶胶-凝胶反应，从而制备多孔材料。
分 属沉积法） 类
多孔陶瓷材料 （粉末烧结法，浆料固结法等） 泡沫塑料 压发泡法等） （挤出发泡法，注射发泡法，模
2.按孔径大小：
微孔 （孔径＜2nm）
分类 中孔 （孔径2～50nm） 大孔 （孔径＞50nm）
用途：主要用于吸附，储氢，催化，生
物分离，电子器件，微加工，矿化和
色谱载体等方面
3.多孔炭的制备：
吸附分离材料中的多孔吸附材料
所谓的多孔材料，需具备以下两个要素： （1）材料中包含有大量的孔隙； （2）所含孔隙被用来满足某种或某些设计要 求以达到所期待的使用性能指标。
多孔材料的类型
1. 按材料种类：
多孔炭 （模板法，溶胶－凝胶法等）
多孔硅 （模板法，溶胶－凝胶法等） 多孔非金属材料 多孔金属材料 （固态烧结法，熔体凝固法，金
• 物理吸附剂是指主要通过范德华引
力、偶极-偶极相互作用、氢键等较弱 的作用力吸附物质。
• 高分子吸附剂(吸附树脂)根据其极
性分为非极性、中极性、强极性三类。 • 非极性吸附剂均是交联聚苯乙烯大孔 树脂 • 非极性吸附剂主要通过范德华引力从 水溶液中吸附具有一定疏水性的物质。
• 中极性吸附剂主要是交联聚丙烯酸 甲酯、交联聚甲基丙烯酸甲酯及(甲 基)丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物
高分子材料的吸附性能研究
高分子材料的吸附性能研究标题：高分子材料的吸附性能研究摘要：高分子材料因其良好的吸附性能在水处理、废气处理以及环境污染治理等领域得到广泛应用。
本论文针对高分子材料的吸附性能进行研究，并探讨了其影响因素、吸附机制以及未来发展方向。
通过实验和文献综述，发现高分子材料的吸附性能受到其结构特征、孔隙结构、表面性质等多个因素的影响。
同时，不同类型的高分子材料对不同污染物的吸附也存在差异，因此需要针对具体的应用场景选择合适的高分子材料。
未来的研究可以通过优化高分子材料的结构和性能，开发新的功能化高分子材料，以提高其吸附性能和应用效果。
1. 引言高分子材料广泛应用于吸附材料领域，其良好的吸附性能能有效地去除水中的有害物质和废气中的污染物。
吸附是一种物理吸附过程，通过分子间的非共价作用力将目标物质从流体中吸附到固体表面。
本文旨在综述高分子材料的吸附性能研究，并探讨其应用领域以及未来的研究方向。
2. 高分子材料的吸附性能研究方法2.1 吸附实验方法吸附实验是研究高分子材料吸附性能的重要手段。
常用的实验方法包括批量吸附实验和动态吸附实验。
批量吸附实验通过固液分离后的溶液中目标物质的浓度变化来研究吸附过程。
动态吸附实验则模拟实际处理过程中连续进料和出料的情况，通过监测入口和出口水中目标物质的浓度变化来评估材料的吸附性能。
2.2 吸附机理研究吸附机理研究通过对高分子材料的表面性质和结构特征进行分析，探讨吸附过程中的相互作用机制。
常用的研究方法包括扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等。
3. 影响高分子材料吸附性能的因素3.1 材料结构特征材料结构特征包括孔隙结构、比表面积、孔径分布等。
具有大比表面积和多孔结构的高分子材料能提供更多的吸附位点，从而增强吸附性能。
3.2 表面性质高分子材料表面的化学性质对其吸附性能也有重要影响。
例如，具有亲水性表面的高分子材料对水中的有机污染物有较好的吸附性能。
高分子材料的吸附与分离性能研究
高分子材料的吸附与分离性能研究高分子材料是一类由大分子化合物构成的材料，具有多样化的性质和广泛的应用领域。
其中，吸附与分离性能是高分子材料的重要特征之一，对于环境保护、资源利用和工业生产具有重要意义。
本文将探讨高分子材料的吸附与分离性能研究。
高分子材料的吸附性能指的是其对溶液中各种组分的吸附能力。
高分子材料的吸附可以通过物理吸附和化学吸附两种方式实现。
物理吸附主要是通过材料表面的物理结构和力场与溶液中的组分相互作用引起的，比如范德华力、静电作用力等。
化学吸附则是通过化学键的形成和断裂来实现，如氢键、离子键、共价键等。
高分子材料的吸附性能与其表面特性、孔隙结构、功能基团等密切相关。
不同类型的高分子材料具有不同的吸附选择性，可以选择性地吸附特定组分或一类组分。
例如，离子交换树脂可以通过交换树脂上的阴离子或阳离子基团选择性地捕捉溶液中的离子；吸附树脂则可以选择性地吸附有机物。
此外，高分子材料的吸附性能还受到溶液pH值、温度、物质浓度等因素的影响。
高分子材料的分离性能是指其在分离过程中对混合物组分的选择性分离效果。
分离过程一般包括吸附、脱附和再生等步骤。
在吸附步骤中，高分子材料通过吸附选择性地将目标组分与混合物分离。
然后，在脱附步骤中，改变吸附条件使吸附在高分子材料上的目标组分从材料表面脱附出来。
最后，通过再生步骤将高分子材料恢复到吸附前的状态，以便下一轮的分离。
高分子材料的分离性能研究主要集中在以下几个方面。
首先，研究高分子材料的吸附选择性，探索不同类型材料对目标组分的吸附能力和选择性。
其次，优化高分子材料的分离工艺参数，如溶液的pH值、温度、流速等，以获得最佳的分离效果。
此外，还可以通过改变高分子材料的孔隙结构和表面性质来提高分离性能。
最后，研究高分子材料的再生和循环利用技术，减少材料的损耗和环境污染。
在研究高分子材料的吸附与分离性能时，需要采用一系列的实验技术和理论方法。
常用的实验技术包括吸附等温线、选择吸附等温线、脱附等温线、透析实验等。
高分子吸附材料1
高分子吸附材料1.高分子吸附材料的概念高分子吸附材料是以吸附为特点，是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物吸附树脂。
这类高分子材料具有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。
它是最近几年高分子领域里新发展起来的一种多孔性树脂，由二乙烯苯等单体，在甲苯等有机溶剂存在下，通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。
2.高分子吸附材料的分类吸附分离功能高分子主要包括：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。
从广义上讲，吸附分离功能高分子还应该包括高分子分离膜材料。
以下以吸附树脂做重点介绍3.吸附树脂的发展史吸附树脂出现于上一世纪60年代，我国于1980年以后才开始有工业规模的生产和应用。
目前吸附树脂的应用已遍及许多领域，形成一种独特的吸附分离技术。
在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、分子筛、活性炭等。
而吸附树脂是吸附剂中的一大分支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。
4.吸附树脂的用途由于结构上的多样性，吸附树脂可以根据实际用途进行选择或设计，因此发展了许多有针对性用途的特殊品种。
这是其他吸附剂所无法比拟的。
也正是由于这种原因，吸附树脂的展速度很快，新品种，新用途不断出现。
广泛用于废水处理、药剂分离和提纯，用作化学反应催化剂的载体，气体色谱分析及凝胶渗透色谱分子量分级柱的填料。
其特点是容易再生，可以反复使用。
如配合阴、阳离子交换树脂，可以达到极高的分离净化水平。
近年来，聚合物催化剂发展迅速，在化学工业中的应用日益广泛。
而且化学吸附是分子参与反应的重要步骤，尤其是在多项催化时，具有吸附性的催化剂在化学反应中的作用是不可忽略的。
聚合物固载的催化剂是由具有催化活性的官能团、试剂、金属及金属络合物等连接到聚合物载体上而得。
具有以下优点：催化反应易控制、反应条件温和、操作简便、催化速度快、选择性高、可回收并循环利用，反应产物易于纯化，可减少对环境的污染和对设备的腐蚀，因此具有广阔的应用前景。
功能高分子05第2章吸附性高分子材料PPT
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。
高分子吸附材料
高分子吸附材料
高分子吸附材料是一类具有高吸附性能的材料，广泛应用于环境保护、能源开发、化工等领域。
它们具有大的比表面积、丰富的表面官能团以及良好的机械性能，能够高效地吸附和分离目标物质。
在环境治理和资源回收利用等方面具有重要的应用前景。
首先，高分子吸附材料在环境保护方面发挥着重要作用。
例如，通过改性的高
分子吸附材料可以高效去除水中的重金属离子、有机污染物等有害物质，净化水质。
同时，高分子吸附材料还可用于大气污染物的捕集和处理，对减少环境污染具有积极的意义。
其次，高分子吸附材料在能源开发领域也有着重要应用。
例如，通过改性的高
分子吸附材料可以高效地吸附和分离天然气中的杂质，提高天然气的纯度，满足工业生产和生活用气的需求。
同时，高分子吸附材料还可用于油气田开发中的气体分离和提纯，提高资源利用效率。
此外，高分子吸附材料在化工领域也具有广泛的应用前景。
例如，高分子吸附
材料可以用于有机溶剂的回收，提高溶剂利用率，降低生产成本。
同时，高分子吸附材料还可用于有机物的分离和纯化，满足不同化工生产过程中的需求。
总的来说，高分子吸附材料作为一种新型的功能材料，具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展，高分子吸附材料的研究和应用将会得到进一步的推广和深化，为环境保护、能源开发和化工领域的发展做出更大的贡献。
希望通过不断的创新和探索，能够开发出更多性能优良的高分子吸附材料，推动相关领域的可持续发展。
分离功能高分子材料
温度：
影响脱吸附、再生过程
极限使用温度
介质：
分散作用 与被吸附物质竞争吸附
其它：压力、粘度、流速、树脂填充情况、…等
§3.1 离子交换树脂
化学组成：
R M+
交联网状骨架
离子交换功能基R-M 共价键
可交换离子M+
离子键
固定离子R
多为P(St-co-DVB)、
P(丙烯酸-co-DVB)
图3—1 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
（有机物），或从非极性溶剂（有机相）中 吸附极性物质（亲水物质）。
强极性树脂
含极性功能基，与离子交换树脂无严格界限； 从非极性溶剂中吸附极性物质
吸附性树脂的特点：
吸附过程无化学反应发生，作用力弱，易再生；
脱附过程：热脱附；溶剂脱附
有较强吸附能力及较好选择性，不受无机盐存 在的影响；
性能稳定，抗污染性强，使用寿命长；（需含 水保存）
羧甲基化—天然高分子骨架引入羧甲基
如：淀粉 + 环氧氯丙烷 交联产物 羧甲基化
纤维素 + 单氯醋酸
羧甲基化纤维素交联
水溶性高分子交联
如：聚丙烯酸、聚乙烯醇的适度交联
亲水性单体聚合
如：MA、SMA、丙烯酰胺的聚合
合成吸水树脂的交联方法：
外加多官能团交联剂
如：多元醇，PVA
自交联
如：部分中和的丙烯酸钠的聚合
或溶液中选择性吸附与树脂极性相近的有机物；高度 交联以保证稳定多孔性。
吸附选择性的影响因素：
骨架化学组成 交联度
致孔剂种类及用量
骨架极性 孔性质 比表面
吸附 选择性
吸附性树脂的分类（根据骨架极性）
非极性树脂
- 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)。
大网均孔结构，比表面积>1000m2/g
吸附分离高分子材料
22
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
吸附分离高分子材料
23
（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 苯环邻对位具有活性，便于改性 缺点： 机械强度不高 抗冲击性和耐热性较差
关键技术 成球技术 成孔技术
吸附分离高分子材料
7
1、吸附树脂的成球技术
重要 悬浮聚合 方法 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
吸附分离高分子材料
8
（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
单体 交联剂 致孔剂 水
液体石蜡 分散剂
预聚物
油相
悬浮 缩聚
固化 吸附分 成球 离材料
吸附分离高分子材料
13
（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
油溶性高分子 缺点：
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
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
吸附分离高分子材料
6
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
BPO
纯水（5倍体积） 明胶（w10%）
搅拌 45℃溶解
水相
80℃ 2h
缓慢 95 ℃
过滤 水洗
乙醇洗 多孔吸附树脂
比表面积600m2/g
吸附分离高分子材料
17
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
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
吸附分离高分子材料
11
交联剂： 二乙烯基苯：与单体聚合速率差异大，交联不均 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:
吸附分离高分子材料
12
（3）水溶性单体的悬浮缩聚
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
15
（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 聚合前加入到单体相 能与单体互溶 聚合后留在聚合物球粒中 沸点高于聚合温度 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
ห้องสมุดไป่ตู้
吸附分离高分子材料
16
实例
二乙烯基苯
甲苯
搅拌溶解 油相
汽油
1:1.5:0.5:0.01
吸附分离高分子材料
3
吸附分离高分子材料的分类
无机吸附剂
按化学 高分子吸附剂
吸 附 分 离 高 分
结构分
碳质吸附剂 离子交换剂
阳离子 阴离子
化学吸附 螯合剂
两性离子
可再生高分子试剂和催化剂
按吸附 物理吸附 机理分
非极性 中极性 强极性
子 材
亲和吸附
免疫 仿生
料 按形态 球形树脂（大孔、凝胶、大网）
与孔结 离子交换纤维与吸附性纤维
高比表面积、 极性的大孔吸 附树脂
吸附分离高分子材料
18
（2） 线形高分子致孔
线形高分子促进相分离的发生 常用的有：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
吸附分离高分子材料
19
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
吸附分离高分子材料
9
实例
二乙烯基苯
甲苯
搅拌溶解 油相
汽油
1:1.5:0.5:0.01
BPO
纯水（5倍体积） 明胶（w10%）
搅拌 45℃溶解
水相
80℃ 2h
缓慢 95 ℃
过滤 水洗
乙醇洗 多孔吸附树脂
比表面积600m2/g
吸附分离高分子材料
10
（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、丙烯腈、醋酸乙烯酯、 丙烯酰胺，与水有一定的亲合性
构分
无定形颗粒吸附剂 吸附分离高分子材料
4
2.1 吸附树脂
一、吸附树脂的分类
定义: 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
吸附分离高分子材料
5
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，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。
线形高分子的分子量
形成大孔的能力
吸附分离高分子材料
20
（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
行化学反应达到所需交联度。
吸附分离高分子材料
21
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
优点：
交联密度均匀
孔结构分散性好
吸附分离高分子材料
14
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
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
吸附分离高分子材料
吸附分离高分子材料
吸附树脂 # *
主 离子交换树脂 # * 要 内 螯合树脂 容
高吸水性树脂
高分子絮凝剂
吸附分离高分子材料
2
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