凝胶型树脂与大孔型树脂

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1、凝胶型与大孔型树脂有什么区别相关标签： 水处理 离子交换树脂凝胶型树脂与大孔型树脂的主要区别在于它们的孔隙度不同。用普通聚合法制成的离子交换树脂，是由许多不规则的网状高分子所组成，类似凝胶，所以称为凝胶型树脂。常见的凝胶型树脂，如苯乙烯系列的001，201 等。凝胶型树脂的孔隙度很小，一般都在 3nm 以下，而且严格的讲这些孔隙并不是真正的孔，而是交联与水合多聚物凝胶结构之间的距离，它随运行条件而改变，在干的凝胶型树脂中，这种“孔”实际上是消失了。凝胶型树脂浸入水中会发生溶胀，体积变大。这种溶胀性会使树脂的机械强度降低；同时当凝胶型树脂在不同离子形态时，其膨胀率也会发生变化，这样就会因为树脂的

2、反复膨胀、收缩而使树脂颗粒破裂。大孔型树脂则不同：它的“孔”大于原子距离，而且不是凝胶结构的一部分，所以这个孔是真正的孔，其大小及形状不受环境条件而改变，因而在水溶液中不显示溶胀。由于无机物离子的直径都很小（0.30.7nm），用普通的凝胶型树脂是完全可以除去；但当水中有有机物分子存在时，由于其分子很大（胶硅化合物的粒径可大于 50nm，某些蛋白质分子为 520nm），用普通凝胶树脂除去它们则有困难。而且再生时，这些被吸附的有机物也不易被再生下来，所以凝胶型树脂易于被有机物所污染。由于大孔型树脂的孔径较大，在 10200nm 以上，因之它能够比较容易地吸着高分子有机物，并且容易被再生下来，所以

3、有较好的抗污染性。大孔型树脂有交换容量较低，再生时酸碱用量大及价格较高等问题。凝胶型树脂在聚合的时候，需要加入交联剂，并要控制交联剂数量上的变化，使得在树脂中形成相应的微孔，孔径在 0.55nm 之间。主要是用于吸附水中阴、阳离子，对有机物的吸附能力很弱。易污染老化，比表面积0.1m2/g 干树脂。外观呈透明球状颗粒。大孔型树脂是在合成的过程中，添加芳香烃、脂肪烃、醇类等有机溶剂，即所谓致孔剂，当树脂聚合后，除去上述溶剂，即在树脂里形成许多大孔。大孔树脂在湿态时呈不透明或乳白色，内表面积在 5m2/g 以上，湿真密度与湿视密度 之差大于 0.5g/cm3。大孔树脂在水处理中能起吸附、过滤作用，

4、能去除有机物质、腐殖酸、木质磺酸等；还可除铁、去色、并保护离子交换树脂免受污染，而延长交换树脂的使用寿命。在纯水制备过程中，如果主要起过滤作用，大孔型树脂要装在离子交换树脂或反渗透装置的前面；如果主要是用于吸附，大孔树脂宜于酸性水中进行吸附。离 子 交 换 树 脂 的 制 备 方 法0708010103 贺竹离 子 交 换 树 脂 的 发 展 是 以 缩 聚 产 品 开 始 的 ，然 后 出 现 了 加 聚 产 品 ，在 合 成 离 子 交 换 树 脂的 初 期 ，主 要 是 以 缩 聚 型 为 主 ，但 是 合 成 的 树 脂 难 以 成 球 状 并 且 化 学 稳 定 性 较 差 ，机 械

5、 强 度不 好 ， 在 使 用 过 程 中 常 有 可 溶 性 物 质 渗 出 。 现 在 使 用 的 离 子 交 换 树 脂 几 乎 都是 加 聚 产 品 。一 、 苯 乙 烯 系 离 子 交 换 树 脂 的 合 成苯 乙 烯 系 离 子 交 换 树 脂 是 苯 乙 烯 和 二 乙 烯 苯 （DVB） 在 水 相 中 进 行 悬 浮 共 聚 合 得 到 共 聚物 珠 体 ，然 后 向 共 聚 体 中 引 入 可 离 子 化 的 基 团 而 合 成 的 。苯 乙 烯 系 离 子 交 换 树 脂 的 用 量 占 离子 交 换 树 脂 总 用 量 的95%以 上 ， 这 是 因 为 苯 乙 烯 单

6、 体 相 对 便 宜 并 可 大 量 得 到 ， 并 且 不 易 因 氧化、水 解 或 高 温 而 降 解 。聚 苯 乙 烯 树 脂 以 聚 苯 乙 烯 为 骨 架 ，与 小 分 子 的 功 能 基 以 化 学 键 的 形式 结 合 ，因 此 既 保 留 了 原 有 低 分 子 的 各 种 优 良 性 能 ，又 由 于 高 分 子 效 应 可 增 添 新 的 功 能 ，这使 得 离 子 交 换 树 脂 的 性 能 大 幅 度 提 高 ，品 种 成 倍 地 增 加 ，应 用 范 围 迅 速 扩 大 ，大 大 促 进 了 化工 企 业 、 制 药 工 业 、 环 保 等 行 业 的 发 展 ， 对

7、 世 界 经 济 、 政 治 、 军 事 的 发 展 产 生 了 巨大 的 影响【1】。将 苯 乙 烯 ，二 乙 烯 苯 进 行 悬 浮 共 聚 ，加 入 分 散 稳 定 剂 ，在 搅 拌 的 条 件 下 可 以 得 到 粒 度 合适 ， 大 小 均 匀 的 球 状 共 聚 体 （PS）。 稳 定 剂 的 性 质 、 搅 拌 条 件 、 温 度 等 因 素 对 悬 浮 聚 合 的影 响 很 大 。用 难 溶 性 无 机 物 微 粉 末 作 悬 浮 稳 定 剂 时 ，得 到 的 聚 合 球 粒 大 小 比 较 均 匀 ，并 且 在微 粉 末 稳 定 剂 用 量 相 同 时 ，粉 末 越 细 ，得

8、 到 的 球 粒 越 小 。在 苯 乙 烯 ，二 乙 烯 苯 悬 浮 共 聚 时 加入 沉 淀 剂 、良 溶 剂 或 线 型 高 聚 物 等 做 致 孔 剂 ，聚 合 结 束 后 将 致 孔 剂 提 取 出 来 ，得 到 多 孔 性 的共 聚 物【2】（Pst型 ， 称 为 大 孔 树 脂 ）。 把 这 种 共 聚 物 进 一 步 制 成 离 子 交 换 树 脂 ， 发 现 其 离 子交 换 速 度 加 快 ，机 械 强 度 增 大 ，稳 定 性 增 强 。由 于 这 类 树 脂 其 具 有 与 活 性 炭 类 似 的 吸 附 能 力【3】，可 以 回 收 吸 附 质 ，所 以 被 广 泛 用

9、 于 有 机 物 的 分 离 纯 化【4】、工 业 有 机 废 水 的 处 理【5-6】化 产 品【7】等 。 值 得 注 意 的 是 ， 在 合 成 大 孔 共 聚 物 时 ， 为 保 证 孔 结 构 的 稳 定 ， 交 联 剂 用量 比合 成 凝 胶 型 时 要 多 。 王 亚 宁 等【8】以 液 体 石 蜡 、 甲 苯 和 环 己 酮 作 致 孔 剂 ， 采 用 悬 浮 聚 合 合 成大 孔 吸 附 树 脂 ，研 究 了 单 体 和 致 孔 剂 组 成 对 孔 结 构 的 影 响 。Veverka等【9】将 大 孔 型 低 交 联 苯乙 烯-二 乙 烯 苯 （PSt-DVB） 共 聚 物

10、 （DVB含 量 在2 % 8 %之 间 ） 在 二 氯 乙 烷 、 硝 基 苯 或 其混 合 溶 剂 中 充 分 溶 胀 后 ，在 一 定 温 度 及 催 化 剂 存 在 下 与 交 联 剂 发 生 后 交 联 反 应 ，制 得 高 比 表面 积 （ 约1000m2/g） 及 包 含 微 孔 、 中 孔 结 构 的 超 高 交 联 聚 苯 乙 烯 树 脂 。二 、 丙 烯 酸 系 离 子 交 换 树 脂 的 合 成1. 丙 烯 酸 系 弱 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 的 合 成丙 烯 酸 甲 酯 或 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 与 二 乙 烯 苯 进 行 自 由 基 悬 浮 共 聚

11、合 ， 然 后 在 强酸 或 强 碱条 件 下 使 酯 基 水 解 ，可 得 到 丙 烯 酸 系 弱 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 。由 丙 烯 酸 甲 酯 制 得 的 弱 酸 性 阳离 子 交 换 树 脂 有 较 高 的 交 换 容 量 ， 因 此 应 由 也 较 广 。2. 丙 烯 酸 系 碱 性 阴 离 子 交 换 树 脂 的 合 成聚 丙 烯 酸 甲 酯 与 多 胺 反 应 ， 形 成 含 有 氨 基 的 弱 碱 性 阴 离 子 交 换 树 脂 。 多 乙 烯多 胺 中 的任 何 一 个 氨 基 都 有 可 能 与 酯 基 反 应 。一 个 多 乙 烯 多 胺 分 子 中 也 可

12、 能 有 多 于 一 个 的 氨 基 参 与 反应，结 果 产 生 附 加 交 联 。由 于 附 加 交 联 的 形 成 ，由 丙 烯 酸 甲 酯 与 二 乙 烯 苯 形 成 的 共 聚 物 与 多乙 烯 多 胺 反 应 ， 仍 可 形 成 机 械 强 度 高 的 弱 碱 性 阴 离 子 交 换 树 脂 。三 、 缩 聚 型 离 子 交 换 树 脂 的 合 成1 缩 聚 型 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 的 合 成可 通 过 两 种 方 法 由 苯 酚 、 甲 醛 和 硫 酸 合 成 缩 聚 型 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 。 第一 种 方 法为 甲 醛 与 苯 酚 缩

13、聚 ，然 后 用 硫 酸 磺 化 酚 醛 缩 聚 物 ；第 二 种 方 法 为 先 合 成 苯 酚 磺 酸 ，接 着 与 甲醛 缩 聚 。第 二 种 方 法 更 可 取 。 具 体 合 成 方 法 是 ： 将 硫 酸 加 到 苯 酚 中 ， 在100 搅 拌4h， 生 成 苯酚 磺 酸 （ 残 留 部 分 苯 酚 ）。 将 此 混 合 物 调 至 碱 性 ， 加 入35%甲 醛 水 溶 液 ， 与100 反 应5h。再 调 至 酸 性 后 ， 悬 浮 到100 的 氯 苯 中 ， 分 散 成 合 适 的 粒 度 并 维 持1h， 得 到 球 状 树 脂 。2. 缩 聚 型 弱 酸 性 阳 离

14、子 交 换 树 脂 的 合 成酚 类 如 苯 酚 或 间 苯 二 酚 与 甲 醛 的 缩 聚 产 物 因 含 有 非 常 弱 酸 性 的 酚 羟 基 ， 可 作为 弱 酸 性阳 离 子 交 换 树 脂 。用 含 有 羟 基 的 酚 与 甲 醛 缩 聚 ，则 可 获 得 含 羧 基 的 缩 聚 型 弱 酸 性 阳 离 子 交 换剂 。3. 缩 聚 型 阴 离 子 交 换 树 脂 的 合 成最 早 的 阴 离 子 交 换 树 脂 是 由 芳 香 胺 与 甲 醛 缩 聚 制 备 的 。 如 以 间 苯 二 胺 和 甲 醛为 原 料 可得 到 非 常 弱 碱 性 的 阴 离 子 交 换 树 脂 。在 上 述 反 应 中 ，甲 醛 既 可 以 与 苯 环 缩 合 ，也 可 以 与 氨 基缩 合 。若 在 上 述 反 应 体 系 中 加 入 多 乙 烯 多 胺 ，则 可 得 到 碱 性 较 强 的 含 有 脂 肪 氨 基 的 弱 碱 性 阴离 子 交 换 树 脂 。 用 三 聚 氰 胺 和 胍 与 甲 醛 缩 聚 ， 得 到 交 换 容 量 较 高 的 弱 碱 性 阴离 子 交 换 树 脂 。此 树 脂 曾 得 到 过 广 泛 的 应 用 。另 一 种 至 今 仍 在 使 用 的 缩 聚 型 阴 离 子 交 换 树 脂 是 由 环 氧 氯 丙 烷 与 多 乙 烯 多 胺反 应 制 得的 。