离子交换树脂和吸附树脂

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1、第二章吸附分离功能的高分子材料第一节离子交换和吸附树脂概述第二节离子交换树脂和吸附树脂的分类第三节离子交换与吸附树脂的制备原理第四节其它类型的离子交换树脂第五节离子交换与吸附树脂的功能第六节离子交换树脂的几个重要指标第七节离子交换树脂的应用第八节吸附树脂的应用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。离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。它具有一般聚合物所没有的新功能-离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。1.基本概念第一节离子交换和吸附树脂概述2.离子交

2、换和吸附树脂发展简史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报告，开创了离子交换树脂领域。1944年D’Alelio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。此后，Dow化学公司Bauman等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现工业化；Rohm&Hass公司进一步研制强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。(1)离子交换树脂的发展第一节离子交换和吸附树脂概述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

3、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。60年代后期，离交换树脂除了在品种和性能等方面得到发展，更突出的是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、催化等方面得到广泛的应用。例如，离子交换树脂在水处理以外的应用由80年代以前占离子交换树脂总用量的不足10％增加到目前的30％左右。第一节离子交换和吸附树脂概述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

4、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。(2)吸附树脂的发展第一节离子交换和吸附树脂概述3.离子交换与吸附树脂的组成和结构(1)离子交换树脂的组成和结构离子交换树脂是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。粒径一般为0.3～1.2mm。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。网状结构的高分子骨架连接在骨架上的功能基团

5、与功能基带相反电荷的可交换离子离子交换树脂组成水份第一节离子交换和吸附树脂概述离子交换树脂外观第一节离子交换和吸附树脂概述苯乙烯系阳离子交换树脂大孔型离子交换树脂第一节离子交换和吸附树脂概述聚苯乙烯型阳离子交换树脂示意图第一节离子交换和吸附树脂概述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。(2)吸附树脂的组成和结构吸附树脂手感坚硬强度较高。外观为直径为0.3～1.0mm小圆球，表面光滑，根据品种和性能不同可为乳白色、浅黄色或深褐色。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(大小约0

6、.06～0.5μm范围)，葡萄珠之间存在许多空隙，即是树脂的孔。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。第一节离子交换和吸附树脂概述将能解离出阳离子、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。第二节离子交换树脂和吸附树脂的分类(1)按功能基团的性质分类阳离子交换树脂阴离子交换树脂强酸型R-SO3H中酸型R-PO(OH2)弱酸型R-COOH强碱型R3-NCl弱碱型R-NH2、R-NR’H、R-NR2’1.离子交换树脂的分类两性

7、树脂：带有阳阴两性基的树脂。螯合树脂：带有螯合基的树脂。氧化还原树脂：带有氧化还原基的树脂。热再生树脂：弱酸弱碱的两性树脂可用热水再生。第二节离子交换树脂和吸附树脂的分类离子交换树脂的种类(2)按树脂的物理结构分类外观透明、表面光滑，具有均相高分子凝胶结构的离子交换树脂。球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀形成凝胶状。在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩。干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。a.凝胶型离子交换树脂第二节离子交换树脂和吸附树脂的分类b.大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙，非均相凝胶结构。毛细孔直径几nm到几千n