吸附分离功能高分子材料-24

COOCH3 CH2 CH
NaOH H2O
CH3 CH2 C CH2 CH + CH3OH
COOH CH2 CH
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4、离子交换树脂的制备方法
四、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。 制备方法是：将聚苯乙烯系白球进行氯甲基化， 然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量 地与各种胺进行胺基化反应。
氨基等。
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4、离子交换树脂的制备方法
一、凝胶型离子交换树脂
凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两部分： 合成一种三维网状结构的大分子
连接上离子交换基团。
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一、凝胶型离子交换树脂
具体方法：
可先合成网状结构大分子，然后使之溶胀，通过
化学反应将交换基团连接到大分子上；
也可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带
2）大孔型离子交换树脂
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。
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一、离子交换树脂的分类
3）载体型离子交换树脂
载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主
要用作液相色谱的固定相，一般是将离子交换
树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面上制成，它可
的离子能自由移动，
并与周围的其他离
子互相交换，称可
交换离子。
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
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2、离子交换和吸附树脂的结构
一、离子交换树脂的结构
如强酸型阳离子交换树脂：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，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。
离子交换树脂：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、丙酮和烃类溶剂。
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2、离子交换和吸附树脂的结构
一、离子交换树脂的结构
常见的离子交换树脂的粒径为0.3～1.0 mm，
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。
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。
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4、离子交换树脂的制备方法
三、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而成。
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一、离子交换树脂的结构
树脂由三部分组成：
① 聚苯乙烯组成的三
维空间网络骨架；
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
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一、离子交换树脂的结构
树脂由三部分组成： ② 功能基团固定在网 络骨架上，不能自 由移动 ；
聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图
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一、离子交换树脂的结构
树脂由三部分组成：
③ 功能基团上解离出
第九章 功能高分子
吸附分离功能高分子材料
1、概 述
一、简介
吸附分离功能高分子主要包括：
离子交换树脂
离子吸附树脂
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1、概 述
一、简介
离子交换树脂：指具有离子交换基团的高分子化 合物，本质上属于反应性聚合物。 离子吸附树脂：指具有特殊吸附功能的一类树脂。
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2、离子交换和吸附树脂的结构
一、离子交换树脂的结构
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2、离子交换和吸附树脂的结构
二、吸附树脂的结构
吸附树脂内部结构很复杂，从SEM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。
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2、离子交换和吸附树脂的结构
二、吸附树脂的结构
研究表明葡萄球内部还有许多微孔，正是这种 多孔结构赋予树脂优良的吸附性能，因此孔径 结构是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。
用氯球可十分容易地进行胺基化反应。
Ⅰ型强碱型阴离子交换树脂
) N(CH 3
CH2N+(CH3)3C来自-N(CH 3 )CCH2Cl
2 H4 O
H
Ⅱ型强碱型阴离子交换树脂
CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl42
4、离子交换树脂的制备方法
四、强碱型阴离子交换树脂的制备
Ⅰ型与Ⅱ型季胺类强碱树脂的性质略有不同。
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2、离子交换和吸附树脂的结构
二、吸附树脂的结构
吸附树脂手感坚硬，有较高的强度，密度略大 于水，在有机溶剂中有一定溶胀性，但干燥后 重新收缩，而且往往溶胀越大时，干燥后收缩 越厉害。
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2、离子交换和吸附树脂的结构
二、吸附树脂的结构
使用中为了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸 附树脂溶胀性较小的乙醇、甲醇等进行置换，再 过渡到水。 吸附树脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收 缩而使孔径变小，因此吸附树脂一般都是含水出 售的。
不同物理结构离子交换树脂的模型
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3、离子交换和吸附树脂的分类
一、离子交换树脂的分类
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，无水状态下球粒内部没有大的毛细孔。
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3、离子交换和吸附树脂的分类
一、离子交换树脂的分类
1）凝胶型离子交换树脂
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3、离子交换和吸附树脂的分类
一、离子交换树脂的分类
阴离子交换树脂又可分为强碱型和弱碱型两 种，如R3-NCl为强碱型，R-NH2、R-NR’H 和R-NR’2为弱碱型。
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一、离子交换树脂的分类
（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。
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五、弱碱型阴离子交换树脂的制备
用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化
反应，可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯
球过程的毒性较大，现在生产中已较少采用这
种方法。
利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应，
可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。
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例如将交联的聚丙烯酸甲酯在二乙烯基苯中溶胀，
在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链间的
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
由通过离子交换树脂内大分子链的间隙。
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一、离子交换树脂的分类
1）凝胶型离子交换树脂
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
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3、离子交换和吸附树脂的分类
二、吸附树脂的分类
（2）中极性吸附树脂
这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树 脂具有一定的极性。
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二、吸附树脂的分类
（3）极性吸附树脂
分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基 团，这些基团的极性大于酯基。
（4）强极性吸附树脂
强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、
二、吸附树脂的分类
（1）非极性吸附树脂
指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的树脂，代表性产品 为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
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3、离子交换和吸附树脂的分类
二、吸附树脂的分类
（1）非极性吸附树脂
指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的树脂，代表性产品 为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。
然后在130～150℃下与多乙烯多胺反应，形成多
胺树脂，再用甲醛或甲酸进行甲基化反应，可获得
性能良好的叔胺树脂。
CH2 CH CH2 CH COOCH3 CH2 CH
NH2(C2H4NH)nH 二乙苯
CH2
CH
CH2
CH CONH(C2H4NH)nH
CH2
CH
CH2 CH2O CH2
CH
CH2
CH CONH(C2H4N)n CH3
失离子交换功能。
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一、离子交换树脂的分类
2）大孔型离子交换树脂
针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大孔型
离子交换树脂，其外观不透明，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。
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3、离子交换和吸附树脂的分类
一、离子交换树脂的分类
将干燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等
有机溶剂溶胀，然后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”。
H2SO4, C2H4Cl2 H2O HSO3Cl, C2H4Cl2 SO2H
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SO3H
4、离子交换树脂的制备方法
二、强酸型阳离子交换树脂的制备
含有－SO3H交换基团的离子交换树脂称为氢型
经受液相色谱中流动介质的高压，又具有离子
交换功能。
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3、离子交换和吸附树脂的分类
二、吸附树脂的分类
吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的种 类也有区别，但其共同之处是具有多孔性，并具有 较大的表面积，吸附树脂目前尚无统一的分类方法，
通常按其化学结构分为以下几类：
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3、离子交换和吸附树脂的分类
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2、离子交换和吸附树脂的结构
一、离子交换树脂的结构
阳离子交换树脂：能解离出阳离子、并能与外
来阳离子进行交换的树脂；
阴离子交换树脂：能解离出阴离子、并能与外