大孔树脂吸附原理及应用
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大孔树脂的原理、结构、组成、类型 大孔树脂的使用方法 大孔树脂的优点
大孔吸附树脂吸附分离技术要求 大孔树脂的应用 结束语
大孔树脂（Macroporous resin） 又称全多孔树脂，聚合物吸附剂，它是一类以吸附为特点， 对有机物具有浓缩、分离作用的高分子聚合物。大孔树脂 是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合 反应制备而成。聚合物形成后，致孔剂被除去，在树脂中 留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。因此大孔 树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率，且孔径较大， 在100-1000nm之间，故称为大孔吸附树脂。
一、大孔树脂的结构、组成、原理、类型
• 1. 结构 • 大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一
种新型非离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白 色球形颗粒，粒度为20～60目。 • 大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的 微观小球组成。如果把一个宏观小球比做远看的 一簇葡萄，那么每一个微观小球就相当于近看的 一颗小葡萄，小葡萄间存在孔穴的总体积与一簇 葡萄体积之比，称为孔度，小葡萄之间的距离称 孔径。所有小葡萄的面积之和就是一簇葡萄的表 面积，亦即树脂的表面积。如果以单位质量计算， 将此表面积除以一簇葡萄的质量，即得比表面积 (m2／g)。
• 大孔树脂的吸附力是由于范德华力或产生氢键的结果。其 中，范德华力是一种分子间作用力，包括定向力、色散力、 诱导力等。同时由于树脂的多孔性结构使其对分子大小不 同的物质具有筛选作用。因此，有机化合物根据吸附力的 不同及分子量的大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
4 大孔树脂的性质及类型 大孔树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构不同，可分为非
利用吸附剂对液体或气体某一组分选择性吸附的能力， 使其富集在吸附剂表面的过程。
待分离料液与 吸附剂混合
吸附过程
吸附质被吸附 剂吸附到表面
吸附质 解吸回
料液流 出
物理吸附：吸附作用力为分子间引力。无选择性、无须高活化 能、吸附层可为多层或单层，吸附和解吸速度较快。
化学吸附：吸附作用力为化学键合力。需要高活化能、只能以 单层吸附、选择性强、吸附和解吸速度慢。
所用致孔剂的体积。这就是说在生产过程或去除 致孔剂的过程中出现了缩孔现象。吸附树脂也不 宜干燥，原因是易引起缩孔，使树脂吸附性能下 降。商品吸附树脂都是含水的，在储存过程中有 可能会因失水而缩孔。另一方面，商品吸附树脂 在出厂前也未进行彻底清洗，不可避免地会残留 一些原料或副产物，因而在使用前必须进行预处 理，以去除树脂所含的杂质，合理的处理方法还 可使树脂的孔得到最大限度的恢复。
吸附树脂的多数品种是由悬浮聚合法制得的。孔的 形成是一个渐变的过程。聚合开始后，生成的高分 子链溶解在单体与致孔剂组成的混合体系中。当高 分子链逐步增大后，便会从混合体系中析出，这就 是“相分离”。最初分离出的聚合物形成5~20nm 的微胶核，微胶核又互相聚集成60~500nm的微球。 随着聚合反应的继续进行，微胶核与微胶核及微球 与微球都互相连接在一起，而致孔剂（特别是不良 溶剂）则最终残留在核与核或微球与微球之间的孔 隙中。当致孔剂被去除之后，留下的空间便是孔。
根据以上孔的形成过程，可以想像孔的形状是不规则的， 孔径大小也是不均匀的。
• 2. 组成
• 大孔ຫໍສະໝຸດ Baidu附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原料，在0.5％的明胶溶液中， 加入一定比例的致孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单体，二乙烯苯为 交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂，它们互相交联聚合形成了大孔树脂 的多孔骨架结构。
聚合 单体
交联 剂
致孔剂
各成分主要作用
苯乙烯
二乙烯苯
明胶溶液 致孔剂
原料组成
• 3. 树脂的特性及分离原理 • 大孔吸附树脂是通过物理吸附从溶液中有选择地吸附
有机物质，从而达到分离提纯的目的。
• 其理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，对有机物选 择性较好，不受无机盐类及强离子、低分子化合物存在的 影响。大孔吸附树脂为吸附性和筛选性原理相结合的分离 材料。由于其本身具有吸附性，能吸附液体中的物质，故 称之为吸附剂。树脂吸附的实质是一种物体高度分散或表 面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象。
• 有时因长期存放变干，或要求更严格的清洗，可用 水→乙醇→甲苯→乙醇→水依次淋洗，这样不仅能 洗出有机杂质，还可洗出线型聚合物。对于变干缩
孔的吸附树脂还能使其孔结构恢复至最佳状态。
• （1）静态吸附
• 可在带搅拌的釜或槽中进行。溶液黏度较大，悬 浮物较多或分配比较大时可用此方式。
• 如果加入吸附树脂后不进行搅拌，这时靠近吸附 树脂的色素逐渐被吸附，离吸附树脂较远的色素 逐渐向吸附树脂附近扩散，这种静止的扩散较慢， 吸附树脂的吸附速度和水的颜色变浅的速度也就 较慢。若进行适当的搅拌（这仍然称为静态吸 附），吸附的速度会大大加快。
• 方法：吸附树脂的预处理应在树脂柱中进行。一般 是将树脂装至柱高的2/3处，用水进行反洗，使树 脂层松散、展开，将树脂的微细粉末及一些机械杂 质洗去。然后放出水，至水面略高于树脂的层面。 接着，用酒精以适当的流速淋洗，至流出的酒精中 无油溶性杂质为止。最后用水洗出酒精即可使用。 这样可洗出小分子有机物。
• （2）固定床吸附装置
• 该装置实际上是一种常规的离子交换柱，常用的为 几百升至几百立方米的不锈钢或搪瓷柱，下部或上、 下部装有80目的滤网（实验室则常用玻璃柱）。
• 这种吸附树脂是固定的，溶液是流动的，因而被称 为动态吸附。固定床因装填的不均匀性、气泡、壁 效应或沟流的存在，吸附饱和层面的下移常是不整 齐的，即存在所谓“偏流”现象。并且当吸附过程 临近结束，部分吸附质从柱子随溶剂漏出时，柱子 底部的树脂层尚未达到吸附平衡，因而柱式吸附时 树脂的负载量可能会有些变化。
极性、中等极性、极性和强极性四种类型。
类型
非极性大孔树脂 苯乙烯、二乙烯苯聚合 物，也称芳香族吸附剂。
中等极性大孔树脂 聚丙烯酸酯型聚合物， 多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂，
极性大孔树脂 含硫氧、酰胺基团，丙烯酰胺
强极性大孔树脂 含氮氧基团，如氧化氮类。
二、吸附树脂的使用方法
• 1、吸附树脂的预处理 • 原因：吸附树脂的孔体积一般来说小于其合成时
大孔吸附树脂吸附分离技术要求 大孔树脂的应用 结束语
大孔树脂（Macroporous resin） 又称全多孔树脂，聚合物吸附剂，它是一类以吸附为特点， 对有机物具有浓缩、分离作用的高分子聚合物。大孔树脂 是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合 反应制备而成。聚合物形成后，致孔剂被除去，在树脂中 留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。因此大孔 树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率，且孔径较大， 在100-1000nm之间，故称为大孔吸附树脂。
一、大孔树脂的结构、组成、原理、类型
• 1. 结构 • 大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一
种新型非离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白 色球形颗粒，粒度为20～60目。 • 大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的 微观小球组成。如果把一个宏观小球比做远看的 一簇葡萄，那么每一个微观小球就相当于近看的 一颗小葡萄，小葡萄间存在孔穴的总体积与一簇 葡萄体积之比，称为孔度，小葡萄之间的距离称 孔径。所有小葡萄的面积之和就是一簇葡萄的表 面积，亦即树脂的表面积。如果以单位质量计算， 将此表面积除以一簇葡萄的质量，即得比表面积 (m2／g)。
• 大孔树脂的吸附力是由于范德华力或产生氢键的结果。其 中，范德华力是一种分子间作用力，包括定向力、色散力、 诱导力等。同时由于树脂的多孔性结构使其对分子大小不 同的物质具有筛选作用。因此，有机化合物根据吸附力的 不同及分子量的大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
4 大孔树脂的性质及类型 大孔树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构不同，可分为非
利用吸附剂对液体或气体某一组分选择性吸附的能力， 使其富集在吸附剂表面的过程。
待分离料液与 吸附剂混合
吸附过程
吸附质被吸附 剂吸附到表面
吸附质 解吸回
料液流 出
物理吸附：吸附作用力为分子间引力。无选择性、无须高活化 能、吸附层可为多层或单层，吸附和解吸速度较快。
化学吸附：吸附作用力为化学键合力。需要高活化能、只能以 单层吸附、选择性强、吸附和解吸速度慢。
所用致孔剂的体积。这就是说在生产过程或去除 致孔剂的过程中出现了缩孔现象。吸附树脂也不 宜干燥，原因是易引起缩孔，使树脂吸附性能下 降。商品吸附树脂都是含水的，在储存过程中有 可能会因失水而缩孔。另一方面，商品吸附树脂 在出厂前也未进行彻底清洗，不可避免地会残留 一些原料或副产物，因而在使用前必须进行预处 理，以去除树脂所含的杂质，合理的处理方法还 可使树脂的孔得到最大限度的恢复。
吸附树脂的多数品种是由悬浮聚合法制得的。孔的 形成是一个渐变的过程。聚合开始后，生成的高分 子链溶解在单体与致孔剂组成的混合体系中。当高 分子链逐步增大后，便会从混合体系中析出，这就 是“相分离”。最初分离出的聚合物形成5~20nm 的微胶核，微胶核又互相聚集成60~500nm的微球。 随着聚合反应的继续进行，微胶核与微胶核及微球 与微球都互相连接在一起，而致孔剂（特别是不良 溶剂）则最终残留在核与核或微球与微球之间的孔 隙中。当致孔剂被去除之后，留下的空间便是孔。
根据以上孔的形成过程，可以想像孔的形状是不规则的， 孔径大小也是不均匀的。
• 2. 组成
• 大孔ຫໍສະໝຸດ Baidu附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原料，在0.5％的明胶溶液中， 加入一定比例的致孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单体，二乙烯苯为 交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂，它们互相交联聚合形成了大孔树脂 的多孔骨架结构。
聚合 单体
交联 剂
致孔剂
各成分主要作用
苯乙烯
二乙烯苯
明胶溶液 致孔剂
原料组成
• 3. 树脂的特性及分离原理 • 大孔吸附树脂是通过物理吸附从溶液中有选择地吸附
有机物质，从而达到分离提纯的目的。
• 其理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，对有机物选 择性较好，不受无机盐类及强离子、低分子化合物存在的 影响。大孔吸附树脂为吸附性和筛选性原理相结合的分离 材料。由于其本身具有吸附性，能吸附液体中的物质，故 称之为吸附剂。树脂吸附的实质是一种物体高度分散或表 面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象。
• 有时因长期存放变干，或要求更严格的清洗，可用 水→乙醇→甲苯→乙醇→水依次淋洗，这样不仅能 洗出有机杂质，还可洗出线型聚合物。对于变干缩
孔的吸附树脂还能使其孔结构恢复至最佳状态。
• （1）静态吸附
• 可在带搅拌的釜或槽中进行。溶液黏度较大，悬 浮物较多或分配比较大时可用此方式。
• 如果加入吸附树脂后不进行搅拌，这时靠近吸附 树脂的色素逐渐被吸附，离吸附树脂较远的色素 逐渐向吸附树脂附近扩散，这种静止的扩散较慢， 吸附树脂的吸附速度和水的颜色变浅的速度也就 较慢。若进行适当的搅拌（这仍然称为静态吸 附），吸附的速度会大大加快。
• 方法：吸附树脂的预处理应在树脂柱中进行。一般 是将树脂装至柱高的2/3处，用水进行反洗，使树 脂层松散、展开，将树脂的微细粉末及一些机械杂 质洗去。然后放出水，至水面略高于树脂的层面。 接着，用酒精以适当的流速淋洗，至流出的酒精中 无油溶性杂质为止。最后用水洗出酒精即可使用。 这样可洗出小分子有机物。
• （2）固定床吸附装置
• 该装置实际上是一种常规的离子交换柱，常用的为 几百升至几百立方米的不锈钢或搪瓷柱，下部或上、 下部装有80目的滤网（实验室则常用玻璃柱）。
• 这种吸附树脂是固定的，溶液是流动的，因而被称 为动态吸附。固定床因装填的不均匀性、气泡、壁 效应或沟流的存在，吸附饱和层面的下移常是不整 齐的，即存在所谓“偏流”现象。并且当吸附过程 临近结束，部分吸附质从柱子随溶剂漏出时，柱子 底部的树脂层尚未达到吸附平衡，因而柱式吸附时 树脂的负载量可能会有些变化。
极性、中等极性、极性和强极性四种类型。
类型
非极性大孔树脂 苯乙烯、二乙烯苯聚合 物，也称芳香族吸附剂。
中等极性大孔树脂 聚丙烯酸酯型聚合物， 多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂，
极性大孔树脂 含硫氧、酰胺基团，丙烯酰胺
强极性大孔树脂 含氮氧基团，如氧化氮类。
二、吸附树脂的使用方法
• 1、吸附树脂的预处理 • 原因：吸附树脂的孔体积一般来说小于其合成时