第2章离子交换树脂和吸附树脂.ppt

第二章吸附分离功能的高分子材料吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。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。2.离子交换和吸附树脂发展简史20世纪50年代末合成出大孔型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。吸附树脂出现于上一世纪60年代，是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型树脂。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、白土和硅胶等。

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，形成独特的吸附分离技术。

吸附树脂的发展速度很快，新品种，新用途不断出现。吸附树脂及其吸附分离技术在各个领域中的重要性越来越突出。3.离子交换与吸附树脂的组成和结构离子交换树脂外观苯乙烯系阳离子交换树脂聚苯乙烯型阳离子交换树脂示意图与离子交换树脂相比，吸附树脂的组成中不存在功能基及功能基的反离子，它类似于不含功能基及功能基反离子的大孔树脂。将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂称作阳离子交换树脂。相当与高分子多元酸。
将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子交换树脂。相当与高分子多元碱。两性树脂：带有阳阴两性基的树脂。离子交换树脂的种类(2)按树脂的物理结构分类b.大孔型离子交换树脂c.载体型离子交换树脂一般大孔树脂(交联度通常为8)2.吸附树脂的分类例如，丙烯酸甲酯（或甲基丙烯酸甲酯）与双甲基丙烯酸乙二醇酯等交联剂共聚体系。用途：适用于非极性溶剂中吸附极性物质。第三节离子交换与吸附树脂的制备原理1.树脂母体的合成(1)凝胶型树脂母体的制备b.聚丙烯酸型树脂母体的制备(2)大孔型树脂母体的制备致孔剂(3)吸附树脂母体的制备：类似大孔型离子交换树脂。2.离子交换功能基团的导入氢型阳离子交换树脂：含有－SO3H交换基团的离子交换树脂，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。将1gBPO溶于80g苯乙烯与20g二乙烯基苯（纯度50％）的混合单体中。搅拌下加入含有5g明胶的500mL去离子水中，分散至所预计的粒度。从70℃逐步升温至95℃，反应8～10h，得球状共聚物。过滤、水洗后于100～120℃下烘干。即成“白球”。
将100g干燥球状共聚物置于二氯乙烷中溶胀。加入500g浓硫酸（98％），于95～100℃下加热磺化5～10h。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。这种树脂的交换容量约为5mmol/g。(2)弱酸型阳离子交换树脂丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进行，故常采用其酯类单体进行聚合后再进行水解的方法来制备。将1gBPO溶于90g丙烯酸甲酯和10g二乙烯基苯的混合物中。搅拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇的500mL去离子水中，分散成所需的粒度。于60℃下保温反应5～10h。反应结束后冷却至室温，过滤、水洗，于100℃下干燥。

将经干燥的树脂置于2L浓度为lmol/L的氢氧化钠乙醇溶液中，加热回流约10h，然后冷却过滤，用水和稀盐酸洗涤，再用水洗涤数次，最后在100℃下干燥，即得成品。(3)强碱型阴离子交换树脂“氯球”可十分容易进行胺基化Ⅰ型与Ⅱ型季胺类强碱树脂的性质略有不同。

Ⅰ型的碱性很强，对OH－离子的亲合力小。当NaOH再生时，效率很低，但其耐氧化性和热稳定性较好。

Ⅱ型引入了带羟基的烷基，利用羟基吸电子的特性，降低了胺基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性和热稳定性相对较差。(4)弱碱型阴离子交换树脂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。1.螯合树脂ch为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力。(1)胺基羧酸类(乙二胺四乙酸EDTA类)(2)肟类(3)8-羟基喹啉类(4)吡咯烷酮类：对铀等金属离子有很好的选择分离效果。2.氧化还原树脂(1)氢醌类氢醌、萘醌、葸醌等都可通过与醛类化合物进行聚合而得到氧化还原树脂。(2)巯基类(3)二茂铁类(1)制备H2O2：氢醌甲醛缩聚树脂能将氧气饱和的水转化为过氧化氢溶液，转化率可达80-100％，两次循环后浓度可达2mol/L，使用后的树脂可用硫代硫酸钠还原再生。3.两性树脂4.热再生树脂5.大孔型离子交换树脂第五节离子交换与吸附树脂的功能强酸性阳离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂离子交换反应的界面过程3.吸附功能4.脱水功能5.催化功能第六节离子交换树脂的几个重要指标3.溶出物6.比表面积、孔容、孔度、孔径和孔径分布第七节离子交换树脂的应用(1)水处理的水质要求：分为软化水、初级纯水、纯水和超纯水。(3)脱盐水的制备复床制取纯水装置