功能高分子材料-第二章 吸附分离高分子材料 (课堂PPT)

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1、第二章第二章 吸吸附分离高分子材料附分离高分子材料1. 吸吸附分离高分子的发展附分离高分子的发展简史简史 吸吸附附分分离离功功能能高高分分子子主主要要包包括括吸吸附附树树脂脂和和离离子子交交换换树树脂脂。从从广广义义上上讲讲，吸吸附附分分离离功功能能高高分分子子还还应应该该包包括括高高分分子子分分离离膜膜材材料料。但但由由于于高高分分子子分分离离膜膜在在材材料料形形式式、分分离离原原理理和和应应用用领领域域有有其其特特殊殊性，因此将在第三章中详细介绍。性，因此将在第三章中详细介绍。概概 述述 2. 离离子子交交换换树树脂脂是是指指具具有有离离子子交交换换基基团团的的高高分分子子化合物化合物。

2、它它具具有有一一般般聚聚合合物物所所没没有有的的新新功功能能-离离子子交交换换功能，本质上属于反应性聚合物。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吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。 离离子子交交换换树树脂脂是是最最早早出出现现的的功功能能高高分分子子材材料料，其其历历史史可可追追溯溯到到上上一一世世纪纪3030年年代代。19351935年年英英国国的的AdamsAdams和和HolmesHolmes发发表表了了关关于于酚酚醛醛树树脂脂和和苯苯胺胺甲甲醛醛树树脂脂的的离离子子交交换换性性能能的的工工作作报报告告，开开创创了了离离子子交交换换树脂领域，同时也开

3、创了功能高分子领域。树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。3. 离离子子交交换换树树脂脂发发展展史史上上的的另另一一个个重重大大成成果果是是大大孔孔型型树树脂脂的的开开发发。2020世世纪纪5050年年代代末末，国国内内外外包包括括我我国国的的南南开开大大学学化化学学系系在在内内的的诸诸多多单单位位几几乎乎同同时时合合成成出出大大孔孔型型离离子子交交换换树树脂脂。与与凝凝胶胶型型离离子子交交换换树树脂脂相相比比，大大孔孔型型离离子子交交换换树树脂脂具具有有机机械械强强度度高高、交交换换速速度度快快和和抗抗有有机机污污染染的的优优点点，因因此此很很快快得到广泛的应用。得到广泛的应用。4. 从从离

4、离子子交交换换树树脂脂出出发发，还还引引申申发发展展了了一一些些很很重重要要的的功功能能高高分分子子材材料料。如如离离子子交交换换纤纤维维、吸吸附附树树脂脂、螯螯合合树树脂脂、聚聚合合物物固固载载催催化化剂剂、高高分分子子试试剂剂、固固定定化化酶酶等等。这这一一最最传传统统的的功功能能高高分分子子材材料料正以崭新的姿态在正以崭新的姿态在2121世纪发挥重要的作用。世纪发挥重要的作用。 离离子子交交换换纤纤维维是是在在离离子子交交换换树树脂脂基基础础上上发发展展起起来来的的一一类类新新型型材材料料。其其基基本本特特点点与与离离子子交交换换树树脂脂相相同同，但但外外观观为为纤纤维维状状，并并还还可

5、可以以不不同同的的织织物物形形式式出出现现，如如中中空空纤纤维维、纱纱线线、布布、无无纺纺布布、毡毡、纸等。纸等。5. 吸吸附树脂附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起也是在离子交换树脂基础上发展起来来的一的一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高联的高分子分子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料高分子材料具有具有较大的比表面积和适当的孔径，较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液可从气相或溶液中吸中吸附某些物质。附某些物质。 在在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂剂已广已广泛

6、使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶和硅胶、分、分子筛、活性炭等。而子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附吸附树脂是吸附剂中的一大剂中的一大分支分支，是吸附剂中品种最多、应用最，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别晚的一个类别。 6. 吸吸附附树树脂脂出出现现于于上上一一世世纪纪6060年年代代，我我国国于于19801980年年以以后后才才开开始始有有工工业业规规模模的的生生产产和和应应用用。目目前前吸吸附附树树脂脂的的应应用用已已遍遍及及许许多多领领域域，形形成成一一种种独独特特的的吸吸附附分分离离技技术术。由由于于结结构构上上的的多多样样性性，吸吸附附树

7、树脂脂可可以以根根据据实实际际用用途途进进行行选选择择或或设设计计，因因此此发发展展了了许许多多有有针针对对性性用用途途的的特特殊殊品品种种。这这是是其其他他吸吸附附剂剂所所无无法法比比拟拟的的。也也正正是是由由于于这这种种原原因因，吸吸附附树树脂脂的的发发展展速速度度很很快快，新新品品种种，新新用用途途不不断断出出现现。吸吸附附树树脂脂及及其其吸吸附附分分离离技技术术在在各各个个领领域域中中的的重重要要性越来越突出。性越来越突出。7. 吸吸附附分分离离高高分分子子材材料料是是利利用用高高分分子子材材料料与与被被吸吸附附物物质质之之间间的的物物理理或或化化学学作作用用（化化学学键键、氢氢键键或

8、或分分子子间间作作用用力力），使使两两者者之之间间发发生生暂暂时时或或永永久久性性结合，进而发挥各种功效的材料。结合，进而发挥各种功效的材料。 吸吸附分离材料广泛应用于物质的附分离材料广泛应用于物质的分离与提分离与提纯纯。 8. 吸吸附附剂剂：从从液液体体或或气气体体中中选选择择吸吸附附某某些些或或某某类类分分子的材料。子的材料。 吸吸附附剂剂不不仅仅包包括括有有机机的的高高分分子子材材料料，也也包包括括无无机机的的材材料料，有有人人工工合合成成的的，也也有有天天然然或或半半天天然然的材料。的材料。 吸附质：吸附质：被吸附的分子。被吸附的分子。9.无机吸附剂无机吸附剂化学结构化学结构强极性吸附

9、剂强极性吸附剂中极性吸附剂中极性吸附剂非极性吸附剂非极性吸附剂可再生高分子试剂和催化剂可再生高分子试剂和催化剂螯合剂螯合剂离子交换剂离子交换剂无定形颗粒吸附剂无定形颗粒吸附剂离子交换纤维与吸附性纤维离子交换纤维与吸附性纤维球形树脂（大孔、凝胶、大网）球形树脂（大孔、凝胶、大网）亲和吸附亲和吸附物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附形态与孔结构形态与孔结构高分子吸附剂高分子吸附剂吸附机理吸附机理碳质吸附剂碳质吸附剂仿生吸附剂仿生吸附剂免疫吸附剂免疫吸附剂10. 2.1 2.1 吸附树脂吸附树脂 吸吸附附树树脂脂是是一一类类多多孔孔性性的的、适适度度交交联联的的高高分子共聚物分子共聚物。 具具有有较较大

10、大的的比比表表面面积积和和适适当当的的孔孔径径，可可从从气相或溶液中吸附某些物质。气相或溶液中吸附某些物质。 吸吸附附树树脂脂与与被被吸吸附附物物质质之之间间的的作作用用主主要要是是物物理理作作用用，如如范范德德华华力力、偶偶极极- -偶偶极极作作用用、氢氢键键等较弱的作用力。等较弱的作用力。11. 一、一、吸附树脂的分类吸附树脂的分类按其化学结构分为以下几类：按其化学结构分为以下几类：（1）非极性吸附树脂）非极性吸附树脂 指指树树脂脂中中电电荷荷分分布布均均匀匀，在在分分子子水水平平上上不不存存在正负电荷相对集中的极性基团。在正负电荷相对集中的极性基团。 代代表表性性产产品品为为由由二二乙乙

11、烯烯苯苯交交联联的的聚聚苯苯乙乙烯烯大大孔孔树树脂脂，根根据据孔孔径径和和比比表表面面积积的的不不同同，从从而而对对吸吸附质的分子大小呈现出不同的选择性。附质的分子大小呈现出不同的选择性。 主主要要是是通通过过范范德德华华力力从从水水溶溶液液中中吸吸附附具具有有一一定定疏水性疏水性的物质。的物质。 12.（2）中极性吸附树脂）中极性吸附树脂 这这类类树树脂脂的的分分子子结结构构中中存存在在酯酯基基等等极极性性基基团团，树树脂脂具具有有一一定定的的极极性性。如如交交联联聚聚丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯、交交联联聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯及及（甲甲基基）丙丙烯烯酸酸与与苯苯乙乙烯烯的共聚物等的共聚物

12、等。 从从水水中中吸吸附附物物质质，除除范范德德华华力力外外，氢氢键键起起到到一定作用。一定作用。13. （3 3）强极性吸附树脂）强极性吸附树脂 强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、氨基、酰胺基、亚砜基、腈基等啶、氨基、酰胺基、亚砜基、腈基等。亚砜类、亚砜类、聚丙烯酰胺类、氧化氮类、脲醛树脂类。聚丙烯酰胺类、氧化氮类、脲醛树脂类。 通过通过氢键作用氢键作用和和偶极偶极- -偶极相互作用偶极相互作用进行，也进行，也称氢键吸附剂。称氢键吸附剂。14. 以以物物理理作作用用作作为为吸吸附附动动力力的的还还有有亲亲和和吸吸附附剂剂。是是一一类类由由生生物物

13、亲亲和和原原理理设设计计合合成成的的，对对目目标标物物质质的的吸吸附附呈呈现现专专一一性性或或高高选选择择性性的的吸吸附附剂剂，在在生生化化物物质质的的分分离离、临临床床检检测测、血血液液净净化化治治疗疗等等方方面面有有重要用途。重要用途。 吸吸附附专专一一性性或或分分子子识识别别性性能能，来来源源于于氢氢键键、范范德德华华力力、偶偶极极-偶偶极极作作用用等等多多种种键键力力的的空空间间协协调调作用，如抗体作用，如抗体-抗原、酶抗原、酶-底物、互补的底物、互补的DNA链等。链等。 这类吸附剂又称这类吸附剂又称仿生吸附剂仿生吸附剂。15.二、二、吸附树脂的制备技术及主要品种吸附树脂的制备技术及主

14、要品种吸附树脂通常是球形的微小颗粒，直径吸附树脂通常是球形的微小颗粒，直径0.1-1.0mm0.1-1.0mm。要求具有一定的交联度，不易被溶解。要求具有一定的交联度，不易被溶解。具有多孔性，具有足够的吸附面积。具有多孔性，具有足够的吸附面积。成球成球和和成孔成孔技术。技术。16.1 1、成球技术成球技术（1 1）疏水性单体的悬浮聚合）疏水性单体的悬浮聚合 疏疏水水性性单单体体通通常常不不含含有有极极性性基基团团，例例如如苯苯乙乙烯烯和和二二乙乙烯烯苯苯（交交联联剂剂）是是制制备备吸吸附附树树脂脂及及许许多多高分子载体的重要疏水性的单体。高分子载体的重要疏水性的单体。 通通过过悬悬浮浮聚聚合合

15、可可直直接接成成球球。直直径径为为0.007-0.007-2mm2mm。吸吸附附树树脂脂通通常常在在溶溶剂剂或或水水中中使使用用，为为使使其其在在溶溶液液中中不不被被溶溶解解，需需向向其其中中加加入入交交联联剂剂使使之之产产生适度的交联。生适度的交联。17. 聚苯乙烯在悬浮聚合过程中，以二乙烯苯为聚苯乙烯在悬浮聚合过程中，以二乙烯苯为交联剂。交联度的大小及交联的均匀性，影响交交联剂。交联度的大小及交联的均匀性，影响交联聚苯乙烯的强度和溶胀度等性能。联聚苯乙烯的强度和溶胀度等性能。 在均匀交联的情况下，交联度越高，溶胀度在均匀交联的情况下，交联度越高，溶胀度越小，强度越大。越小，强度越大。 最普

16、通的吸附树脂是由苯乙烯和二乙烯苯经最普通的吸附树脂是由苯乙烯和二乙烯苯经悬浮聚合制得，悬浮聚合制得，比表面积在比表面积在600m600m2 2/g/g左右，是一左右，是一种性能良好的非极性吸附树脂。种性能良好的非极性吸附树脂。 18. （2 2）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合）含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合 含含极极性性基基团团的的烯烯烃烃单单体体如如丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯、甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯、丙丙烯烯腈腈、醋醋酸酸乙乙烯烯酯酯、丙丙烯烯酰酰胺胺等等可以可以用悬浮聚合技术合成球形材料。用悬浮聚合技术合成球形材料。 通通常常在在水水相相中中加加入入食食盐盐或或加加入入非非极极性性

17、溶溶剂剂，增增大大与与水水相相之之间间极极性性的的差差异异，减减少少单单体体在在水水中中的的溶溶解解度度，从从而而尽尽量量避避免免单单体体在在水水相相或或在在两两相相界界面面上的非成球聚合上的非成球聚合。 交交联联剂剂二二乙乙烯烯苯苯、甲甲基基丙丙烯烯酸酸甘甘油油酯酯、N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺等。亚甲基双丙烯酰胺等。19. 丙烯酰胺丙烯酰胺极性极性较强的单体，必须采用较强的单体，必须采用反相悬反相悬浮聚合浮聚合技术制备聚合物微球。通常以技术制备聚合物微球。通常以N,N-N,N-亚甲基亚甲基丙烯酰胺为交联剂，以非离子表面活性剂为分散丙烯酰胺为交联剂，以非离子表面活性剂为分散剂，使丙烯酰胺

18、的饱和水溶液的液珠悬浮在有机剂，使丙烯酰胺的饱和水溶液的液珠悬浮在有机相中进行聚合，可以得到规整性很好、表面光滑相中进行聚合，可以得到规整性很好、表面光滑的交联聚丙烯酰胺球粒。的交联聚丙烯酰胺球粒。 液体石蜡液体石蜡是一种理想的反相悬浮聚合有机相。是一种理想的反相悬浮聚合有机相。20. （3 3）水溶性单体的悬浮缩聚反应）水溶性单体的悬浮缩聚反应 利利用用缩缩聚聚反反应应制制备备吸吸附附树树脂脂所所用用的的单单体体多多为为水水溶溶性性的的，故故反反相相悬悬浮浮缩缩聚聚反反应应进进行行成成球球聚聚合合。反反应应相相为为水水相相，介介质质相相为为密密度度较较大大、粘粘度度较较高高、化化学学惰惰性性

19、的的有有机机液液体体，如如氯氯苯苯、液液体体石石蜡蜡、变变压压器油、邻苯二甲酸二乙酯、四氯化碳等。器油、邻苯二甲酸二乙酯、四氯化碳等。 21. （4 4）线性高分子的悬浮交联成球反应）线性高分子的悬浮交联成球反应 将水溶性高分子化合物和亲水性交联剂一起将水溶性高分子化合物和亲水性交联剂一起溶于水中，加入致孔剂，在有机分散剂中分散成溶于水中，加入致孔剂，在有机分散剂中分散成粒径适当的水珠，在较高温度下进行反相悬浮交粒径适当的水珠，在较高温度下进行反相悬浮交联，使高分子因发生交联而硬化成球。联，使高分子因发生交联而硬化成球。原则上，所有含有反应性基团的水溶性高分子，原则上，所有含有反应性基团的水溶

20、性高分子，都可以由反相悬浮交联反应制备成多孔球形树脂。都可以由反相悬浮交联反应制备成多孔球形树脂。带有反应性基团的油溶性高分子则能够通过正相带有反应性基团的油溶性高分子则能够通过正相悬浮交联反应成球。悬浮交联反应成球。22. 2 2、成孔技术成孔技术 成成孔孔技技术术主主要要研研究究孔孔的的形形成成及及孔孔径径大大小小、孔孔径径分布、孔隙率的控制等。分布、孔隙率的控制等。 （1 1）惰性溶剂致孔）惰性溶剂致孔 在在悬悬浮浮聚聚合合体体系系的的单单体体相相中中，加加入入不不参参与与聚聚合合反反应应，能能与与单单体体相相容容、沸沸点点高高于于聚聚合合温温度度的的惰惰性性溶溶剂剂，在在聚聚合合完完成

21、成后后，溶溶剂剂保保留留在在聚聚合合物物球球粒粒中中。通通过过蒸蒸馏馏或或溶溶剂剂提提取取或或冷冷冻冻干干燥燥处处理理，除除去去聚聚合合物物球球粒粒中中的的惰惰性性溶溶剂剂，这这样样原原来来惰惰性性溶溶剂剂所所占占据据的的空空间间为聚合物球粒中的孔，从而得到大孔聚合物球粒。为聚合物球粒中的孔，从而得到大孔聚合物球粒。23. 常常用用的的溶溶剂剂可可以以是是水水，甲甲苯苯，烷烷烃烃，脂脂肪肪醇醇，液液体体石石蜡蜡等等，也也可可以以采采用用混混合合溶溶剂剂如如癸癸烷烷/ /甲甲苯苯，辛烷辛烷/ /甲苯等。甲苯等。 在在未未处处理理的的含含致致孔孔剂剂的的大大孔孔聚聚合合物物球球粒粒中中，存存在在两

22、两种种主主要要的的相相互互作作用用：溶溶剂剂/ /高高分分子子链链之之间间的作用，高分子链之间的相互作用。的作用，高分子链之间的相互作用。 24. （2 2）线形高分子致孔）线形高分子致孔 在在聚聚合合过过程程中中，线线形形高高分分子子促促进进相相分分离离的的发发生生，随随着着聚聚合合物物反反应应的的进进一一步步进进行行，作作为为线线形形高高分分子子溶溶剂剂的的单单体体逐逐渐渐减减少少和和消消失失，使使线线形形高高分分子子卷卷曲曲成成团团。聚聚合合反反应应完完成成后后，采采用用溶溶剂剂抽抽提提出出聚聚合合物物球球粒粒中中的的线线形形高高分分子子，可可得得到到孔孔径径较较大大的的大大孔树脂。孔树

23、脂。 采采用用高高分分子子致致孔孔剂剂，合合成成的的树树脂脂具具有有特特大大孔孔，而而比表面积较小比表面积较小。 线线形形高高分分子子为为聚聚苯苯乙乙烯烯，聚聚醋醋酸酸乙乙烯烯酯酯，聚聚丙烯酸酯等。丙烯酸酯等。25. （3 3）后交联成孔）后交联成孔 先先制备低交联度或线形的高分子，然后再将制备低交联度或线形的高分子，然后再将其进行化学反应以达到所需的交联其进行化学反应以达到所需的交联度度。 制成比表面积达制成比表面积达1000m1000m2 2/g/g以上的吸附树脂。以上的吸附树脂。氯甲醚氯甲醚 弗里德尔弗里德尔- -克拉夫茨反应克拉夫茨反应自交联自交联/ /后交联后交联26. 3 3、吸附

24、树脂的、吸附树脂的主要品种主要品种 （1 1）聚苯乙烯型吸附树脂）聚苯乙烯型吸附树脂 主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯苯作为交联单体制备的。苯作为交联单体制备的。 苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于与其苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于与其他的化合物反应，引入各种化学基团，实现对聚苯他的化合物反应，引入各种化学基团，实现对聚苯乙烯的改性。乙烯的改性。 优点：优点：其苯环上的邻对位具有一定的活性，便于与其苯环上的邻对位具有一定的活性，便于与其它的化合物反应，引入各种化学基团。其它的化合物反应，引入各种化学基团。 缺点：缺点：机械强度不高，抗冲击

25、性和耐热性较差。机械强度不高，抗冲击性和耐热性较差。27. （2 2）聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸- -双双甲甲基基丙丙烯烯酸酸乙乙二二酯酯吸吸附附树树脂脂 聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸树树脂脂也也是是重重要要的的吸吸附附树树脂脂之之一一，交交联联剂剂为为双双甲甲基基丙丙烯烯酸酸乙乙二二酯酯，其其结结构构中中存存在在着着酯基，因此是一种中极性吸附树脂。酯基，因此是一种中极性吸附树脂。 这这种种树树脂脂耐耐热热性性能能较较好好，且且极极性性适适中中，与与被被吸吸附附物物质质中中的的疏疏水水性性基基团团和和亲亲水水性性基基团团都都可可以以发发生生作作用用，因因此此能能从从水水溶溶液液中中吸吸附附亲亲脂脂性

26、性物物质质，也也可以在有机溶液中吸附亲水性物质。可以在有机溶液中吸附亲水性物质。 也也可可以以在在该该树树脂脂上上改改性性引引入入强强极极性性基基团团，或或将将酯酯基基部部分分水水解解，得得含含羧羧基基的的树树脂脂，这这是是一一种种弱弱酸性的离子交换树脂。酸性的离子交换树脂。28. （3 3）其他类型的吸附树脂）其他类型的吸附树脂 聚聚乙乙烯烯醇醇、聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺、聚聚酰酰胺胺、聚聚乙乙烯烯亚亚胺胺、纤纤维维素素衍衍生生物物等等。交交联联剂剂主主要要以以二二乙乙烯烯苯苯为为主。主。 强极性的吸附树脂：丙烯腈与二乙烯苯的共聚物。强极性的吸附树脂：丙烯腈与二乙烯苯的共聚物。 弱极性的吸附树脂

27、：聚弱极性的吸附树脂：聚2,6-2,6-二苯基对苯醚。二苯基对苯醚。 非极性的吸附树脂：聚异丁烯共聚物。非极性的吸附树脂：聚异丁烯共聚物。 色谱分析中常用的高分子吸附剂。色谱分析中常用的高分子吸附剂。29.三、吸附树脂的应用三、吸附树脂的应用1 1、在天然食品添加剂提取中的应用、在天然食品添加剂提取中的应用 从甜叶菊中提取甜菊苷。从甜叶菊中提取甜菊苷。2 2、中草药有效成分的提取、中草药有效成分的提取 从从银银杏杏叶叶中中提提取取黄黄酮酮类类药药物物，黄黄酮酮苷苷和和萜萜内内酯。酯。3 3、抗生素的分离提取、抗生素的分离提取 青青霉霉素素、先先锋锋霉霉素素、头头孢孢霉霉素素、红红霉霉素素以以及

28、及维生素维生素B B1212等。等。4 4、在环境保护中的应用、在环境保护中的应用 用用非非极极性性或或中中级级性性的的吸吸附附树树脂脂处处理理含含酚酚废废水水可取得良好的效果。血液净化、血液透析。可取得良好的效果。血液净化、血液透析。 30.聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图 2.2 2.2 离子交换树脂离子交换树脂 一、一、离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 离子交换树脂是结构上离子交换树脂是结构上带有可离子化基团的三维网带有可离子化基团的三维网状高分子材料。状高分子材料。其外形一般其外形一般为颗粒状，不溶于水和一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，也不溶于

29、普通的的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂烃类溶剂。31. 常见的离子交换树脂的粒径为常见的离子交换树脂的粒径为0.3-1.2mm0.3-1.2mm。 一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或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。小于这一范围。 32. 从从图图中中可可见见，树树脂脂由由三三部部分分组组成成：高高分分子子骨骨架架、与与高高分分子子骨骨架架以以化化学学键键相相连连的的固固定定离离子子以以及及可可在在一一定定条条件件下下解解离离出出来来并并与与周周围围的的外外来来离离子子相相互交换的反离子互交换的反离子。 33. 强强

30、酸酸型型阳阳离离子子交交换换树树脂脂的的功功能能基基团团是是-SO-SO3 3- -H H+ +，它它可可解解离离出出H H+ +，而而H H+ +可可与与周周围围的的外外来来离离子子互互相相交交换换。功功能能基基团团是是固固定定在在网网络络骨骨架架上上的的，不不能能自自由由移移动动。由由它它解解离离出出的的离离子子却却能能自自由由移移动动，并并与与周周围围的的其其他他离离子子互互相相交交换换。这这种种能能自自由由移移动动的的离离子子称为称为可交换离子可交换离子。 其其功功能能基基团团为为固固定定离离子子与与反反离离子子组组成成的的离离子子化基团。化基团。34.不同物理结构离子交换树脂的模型不

31、同物理结构离子交换树脂的模型 二、二、离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最重要的分类方法有以下三种。和最重要的分类方法有以下三种。 1 1、按树脂的物理结构分类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按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为为凝胶型凝胶型、大孔型大孔型和和载体型载体型三类。三类。35. （1 1）凝胶型离子交换树脂）凝胶型离子交换树脂 凡凡外外观观透透明明、具具有有均均相相高高分分子子凝凝胶胶结结构构的的离离子子交交换换树树脂脂统统称称为为凝凝胶胶型型离离子子交交换换树树脂脂。

32、这这类类树树脂脂表表面面光光滑滑，球球粒粒内内部部没没有有大大的的毛毛细细孔孔。在在水水中中会会溶溶胀胀成成凝凝胶胶状状，并并呈呈现现大大分分子子链链的的间间隙隙孔孔。大大分分子子链链之之间间的的间间隙隙约约为为2-4nm2-4nm。一一般般无无机机小小分分子子的的半半径径在在1nm1nm以以下下，因因此此可可自自由由地地通通过过离离子子交交换换树树脂脂内内大大分分子子链链的的间间隙隙。在在无无水水状状态态下下，凝凝胶胶型型离离子子交交换换树树脂脂的的分分子子链链紧紧缩缩，体体积积缩缩小小，无无机机小小分分子子无法通过。无法通过。 所所以以，这这类类离离子子交交换换树树脂脂在在干干燥燥条条件件

33、下下或或油油类中将丧失离子交换功能类中将丧失离子交换功能。36. （2 2）大孔型离子交换树脂）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。孔型离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不大孔型离子交换树脂外观不透明，透明，表表面粗糙，为非均相凝胶结构面粗糙，为非均相凝胶结构。即使在干。即使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此可可在非水体系中起离子交换和吸附作用在非水体系中起离子交换和吸附作用。大孔型离。大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几百纳米，比子交换树脂的孔径一般为几纳米至

34、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。能十分显著。37. （3 3）载体型离子交换树脂）载体型离子交换树脂 载载体体型型离离子子交交换换树树脂脂是是一一种种特特殊殊用用途途树树脂脂，主主要要用用作作液液相相色色谱谱的的固固定定相相。一一般般是是将将离离子子交交换换树树脂脂包包覆覆在在硅硅胶胶或或玻玻璃璃珠珠等等表表面面上上制制成成。它它可可经经受受液液相相色色谱谱中中流流动动介介质质的的高高压压，又又具具有有离离子子交交换换功能。功能。 此此外外，为为了了特特殊殊的的需需要要，已已研研制制成成多多种种具具有有特特殊殊功功能能

35、的的离离子子交交换换树树脂脂。如如螯螯合合树树脂脂、氧氧化化还还原树脂、两性树脂原树脂、两性树脂等。等。38. 2 2、按离子交换树脂的合成方式按离子交换树脂的合成方式 缩缩聚聚型型：甲甲醛醛与与苯苯酚酚或或甲甲醛醛与与芳芳香香胺胺的的缩缩聚聚产产物物，多多亚亚乙乙基基多多胺胺与与环环氧氧氯氯丙丙烷烷反反应应形形成成具具有有氨氨基基的的交联聚合物。交联聚合物。 加加聚聚型型：离离子子交交换换树树脂脂或或其其前前体体通通过过含含烯烯基基的的单单体体与与含含双双烯烯基基或或多多烯烯基基的的交交联联剂剂通通过过自自由由基基聚聚合合反反应应形形成成。如如，由由苯苯乙乙烯烯与与二二乙乙烯烯苯苯的的共共聚

36、聚物物合合成的离子交换树脂。成的离子交换树脂。39. 3 3、按交换基团的性质分类按交换基团的性质分类 按按交交换换基基团团性性质质的的不不同同，可可将将离离子子交交换换树树脂脂分为分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。两大类。 能能解解离离出出阳阳离离子子、并并能能与与外外来来阳阳离离子子进进行行交交换的树脂称作换的树脂称作阳离子交换树脂阳离子交换树脂； 能能解解离离出出阴阴离离子子、并并能能与与外外来来阴阴离离子子进进行行交交换的树脂称作换的树脂称作阴离子交换树脂阴离子交换树脂。 40. 阳阳离离子子交交换换树树脂脂可可进进一一步步分分为为强强酸酸性性、中

37、中酸酸性性和和弱弱酸酸性性三三种种。如如R-SOR-SO3 3H(H(磺磺酸酸基基) )为为强强酸酸性性，R-POR-PO3 3H H3 3( (膦膦酸酸基基) )为为中中酸酸性性，R-COOHR-COOH为为弱弱酸酸性性。习习惯上，一般将中酸性和弱酸性统称为弱酸性。惯上，一般将中酸性和弱酸性统称为弱酸性。 阴阴离离子子交交换换树树脂脂又又可可分分为为强强碱碱性性和和弱弱碱碱性性两两种种。如如R R3 3-NCl(-NCl(季季铵铵基基) )为为强强碱碱性性，R-NHR-NH2 2、R-NRHR-NRH，R-NRR-NR2 2为弱碱性。为弱碱性。41. 从从无无机机化化学学的的角角度度看看，可

38、可以以认认为为阳阳离离子子交交换换树树脂脂相相当当于于高高分分子子多多元元酸酸，阴阴离离子子交交换换树树脂脂相相当当于于高高分分子子多多元元碱碱。应应当当指指出出，离离子子交交换换树树脂脂除除了了离离子子交交换换功功能能外外，还还具具有有吸吸附附等等其其他他功功能能，这这与与无机酸碱是截然不同的。无机酸碱是截然不同的。 42. 三三、离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成 具具有有化化学学稳稳定定性性、热热稳稳定定性性、较较高高的的机机械械强强度、度、较高的亲水性较高的亲水性、交换容量交换容量和均匀的粒度和均匀的粒度。 实实际际中中使使用用的的离离子子交交换换树树脂脂通通常常为为宏宏观观的的球球

39、粒粒状状，其其中中存存在在这这许许多多的的凝凝胶胶孔孔或或大大孔孔结结构构，成成球球和和成孔成孔技术是关键。技术是关键。 目目前前的的离离子子交交换换树树脂脂的的主主要要高高分分子子载载体体为为聚聚苯苯乙乙烯烯系系，它它的的用用量量占占离离子子交交换换树树脂脂总总用用量量的的95%95%以以上上。另另外外，聚聚丙丙烯烯酸酸系系离离子子交交换换树树脂脂也也有有一定的用量。一定的用量。 43. 1 1、聚苯乙烯系离子交换树脂聚苯乙烯系离子交换树脂 制备过程主要包括两个步骤制备过程主要包括两个步骤： （1 1）通通过过自自由由基基聚聚合合反反应应制制备备苯苯乙乙烯烯和和二二乙乙烯烯苯苯的的共共聚聚物

40、物，控控制制共共聚聚物物结结构构的的均均匀匀性性，球球粒粒粒粒径的大小径的大小。 （2 2）向向共共聚聚物物球球粒粒上上引引入入可可离离子子化化的的功功能能基基团团，包括阳离子和阴离子包括阳离子和阴离子。 保保证证高高分分子子载载体体的的稳稳定定性性和和功功能能基基团团分分布布的的均匀性。均匀性。44. （1 1）交联聚苯乙烯球粒的制备）交联聚苯乙烯球粒的制备 苯乙烯和二乙烯苯在热引发剂的作用下，在苯乙烯和二乙烯苯在热引发剂的作用下，在水相中进行悬浮聚合。水相中进行悬浮聚合。 通过控制反应条件来控制球粒的尺寸和均一通过控制反应条件来控制球粒的尺寸和均一性。性。 加入极性单体（丙烯腈、醋酸乙烯酯

41、等）使加入极性单体（丙烯腈、醋酸乙烯酯等）使网络结构更均匀。网络结构更均匀。 常用的成孔方式有常用的成孔方式有溶剂致孔溶剂致孔和和可溶性线形高可溶性线形高聚物致孔聚物致孔。45. （2 2）交联聚苯乙烯的功能基团化）交联聚苯乙烯的功能基团化 在制得的聚苯乙烯共聚物球粒上引入不同的在制得的聚苯乙烯共聚物球粒上引入不同的 功功能能基基团团，可可分分别别得得到到阳阳离离子子交交换换树树脂脂和和阴阴离离子子交交换换树树脂脂。还还可可以以在在聚聚苯苯乙乙烯烯共共聚聚物物的的苯苯环环上上引引入入 其他的功能基团，制得其他的功能高分子。其他的功能基团，制得其他的功能高分子。 苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂苯乙

42、烯系强酸性阳离子交换树脂对对交交联联聚聚苯苯乙乙烯烯共共聚聚物物的的磺磺化化可可得得到到磺磺酸酸型型强强酸酸性性阳阳离离子子交交换换树树脂脂，常常用用的的磺磺化化剂剂有有浓浓硫硫酸酸、发发烟烟硫硫酸酸、氯氯磺酸和磺酸和三氧化硫三氧化硫等。等。46. 苯乙烯系强碱性和弱碱性阴离子交换树脂苯乙烯系强碱性和弱碱性阴离子交换树脂 强强碱碱型型阴阴离离子子交交换换树树脂脂主主要要以以季季铵铵基基作作为为离离子子交交换换基基团团，以以聚聚苯苯乙乙烯烯作作骨骨架架。制制备备方方法法是是：将将聚聚苯苯乙乙烯烯系系白白球球进进行行氯氯甲甲基基化化，然然后后利利 用用苯苯环环对对位位上上的的氯氯甲甲基基的的活活泼

43、泼氯氯，定定量量地地与与各各种种胺胺进进行胺基化反应。行胺基化反应。 苯苯环环可可在在路路易易氏氏酸酸如如ZnClZnCl2 2，AlClAlCl3 3，SnClSnCl4 4等等催化下，与氯甲醚氯甲基化。催化下，与氯甲醚氯甲基化。47. 氯甲基化树脂与叔胺反应生成季铵型强碱性阴氯甲基化树脂与叔胺反应生成季铵型强碱性阴离子交换树脂。离子交换树脂。型型的的碱碱性性很很强强，对对OHOH离离子子的的亲亲合合力力小小。当当用用NaOHNaOH再再生生时时，效效率率很很低低，但但其其耐耐氧氧化化性性和和热热稳稳定定性性较好。较好。型引入了带羟基的烷基，型引入了带羟基的烷基，利用羟基吸电子的特性，利用羟

44、基吸电子的特性，降低了铵降低了铵基的碱性，再生基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性效率提高。但其耐氧化性和热稳定性相对较差和热稳定性相对较差。三甲胺三甲胺 N,N-N,N-二甲基乙醇胺二甲基乙醇胺 48. 弱碱型阴离子交换树脂的制备弱碱型阴离子交换树脂的制备 用用氯氯甲甲基基树树脂脂与与氨氨、伯伯胺胺或或仲仲胺胺类类化化合合物物进进行行胺胺化化反反应应，可可得得弱弱碱碱离离子子交交换换树树脂脂。但但由由于于制制备备氯氯球球过过程程的的毒毒性性较较大大，现现在在生生产产中中已已较较少采用这种方法。少采用这种方法。 49. 苯乙烯系弱酸性阳离子交换树脂的苯乙烯系弱酸性阳离子交换树脂的合成合成 将将

45、氯氯甲甲基基化化交交联联聚聚苯苯乙乙烯烯氧氧化化，得得到到聚聚乙乙烯烯系系苯苯甲甲酸酸树树脂脂，是是一一种种弱弱酸酸性性的的阳阳离离子子交交换换树树脂。脂。 50. 2 2、丙烯酸系离子交换树脂的合成丙烯酸系离子交换树脂的合成 丙丙烯烯酸酸或或丙丙烯烯酸酸酯酯与与二二乙乙烯烯苯苯的的共共聚聚反反应应，可以得到阳离子交换树脂或阴离子交换树脂可以得到阳离子交换树脂或阴离子交换树脂。 （1 1）丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成）丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成BPO51.（2 2）丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂的合成）丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂的合成 聚丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯与多胺反应聚丙

46、烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯与多胺反应。52. 3 3、缩聚型离子交换树脂的合成缩聚型离子交换树脂的合成 合成苯酚合成苯酚- -磺酸，再与甲醛合成磺酸，再与甲醛合成强酸性阳离子强酸性阳离子交换树脂交换树脂。 3,5- 3,5-二羟甲基苯甲酸与过量甲醛合成二羟甲基苯甲酸与过量甲醛合成弱酸性阳弱酸性阳离子交换树脂。离子交换树脂。53. 4 4、两性树脂的合成两性树脂的合成 将将阴阴、阳阳两两种种离离子子交交换换树树脂脂配配合合，可可以以除除去去溶溶液液中中的的阴阴、阳阳离离子子，达达到到去去盐盐的的目目的的。但但在在再再生生时时，也也需需要要将将两两种种树树脂脂分分别别用用酸酸、碱碱处处理理，手手续

47、续较较繁繁琐琐。为为了了克克服服这这些些缺缺点点，研研制制了了将将阴阴、阳阳交换基团连接在同一树脂骨架上的两性树脂交换基团连接在同一树脂骨架上的两性树脂。54. 两两性性树树脂脂中中的的两两种种功功能能基基团团是是以以共共价价键键连连接接在在树树脂脂骨骨架架上上的的，互互相相靠靠得得较较近近，呈呈中中和和状状态态。但但遇遇到到溶溶液液中中的的离离子子时时，却却能能起起交交换换作作用用。树树脂脂使使用用后后，只只需需大大量量的的水水淋淋洗洗即即可可再再生生，恢恢复复到到树树脂原来的形式。脂原来的形式。 两两性性树树脂脂不不仅仅可可用用于于分分离离溶溶液液中中的的盐盐类类和和有机物，还可作为有机物

48、，还可作为缓冲剂缓冲剂，调节溶液的酸碱性。，调节溶液的酸碱性。 55. 现现在在，人人们们还还开开发发了了一一种种所所谓谓“蛇蛇笼笼树树脂脂”。在在这这类类树树脂脂中中，分分别别含含有有两两种种聚聚合合物物，一一种种带带有有阳阳离离子子交交换换基基团团，一一种种带带有有阴阴离离子子交交换换基基团团。其其中中一一种种聚聚合合物物是是交交联联的的，而而另另一一种种是是线线型型的的，恰恰似似蛇蛇被被关关在在笼笼网网中中，不不能能漏漏出出，故故形形象象地地称称为为“蛇蛇笼笼树树脂脂”。在在蛇蛇笼笼树树脂脂中中，可可以以是是交交联联的的阴阴离离子子树树脂脂为为笼笼，线线型型的的阳阳离离子子树树脂脂为为蛇

49、蛇，也也可可以以是是交交联联的的阳阳离离子子树树脂脂为为笼笼，线线型型的的阴阴离离子子树树脂脂为为蛇。蛇。 蛇蛇笼笼树树脂脂的的特特性性与与两两性性树树脂脂类类似似，也也可可通通过水洗而再生。过水洗而再生。56. 两性树脂通常是通过将分别带有阴、阳离子交两性树脂通常是通过将分别带有阴、阳离子交换基团的两种单体共聚而制得的，而蛇笼树脂则换基团的两种单体共聚而制得的，而蛇笼树脂则是先将一种单体进行体型聚合，然后将此体型聚是先将一种单体进行体型聚合，然后将此体型聚合物在某种溶剂中溶胀，再将另一种单体在此溶合物在某种溶剂中溶胀，再将另一种单体在此溶胀聚合物中进行聚合制得的，相当于一种半互穿胀聚合物中进

50、行聚合制得的，相当于一种半互穿网络体系。网络体系。57. 四、四、离子交换树脂的性能离子交换树脂的性能 离离子子交交换换树树脂脂最最重重要要的的功功能能是是其其离离子子交交换换的的功功能能，还还必必须须具具有有一一定定的的物物理理化化学学性性质质，如如合合适适的粒度、机械强度、化学稳定性、热稳定性等的粒度、机械强度、化学稳定性、热稳定性等。 1 1、树脂的外形、树脂的外形 粒径：粒径：粒径范围为粒径范围为0.315-1.2mm0.315-1.2mm。（中国通用）中国通用） 有效粒径：有效粒径：保留保留90%90%树脂样品的筛孔孔径。树脂样品的筛孔孔径。 均均一一系系数数：粒粒径径均均一一程程度

51、度的的参参数数。数数值值越越小小，颗颗粒大小越均匀粒大小越均匀。 58. 比比表表面面积积：大大孔孔树树脂脂的的比比表表面面积积常常在在1 1- -1000m1000m2 2/g/g之之间间。相相比比之之下下，树树脂脂的的外外表表面面积积是是非非常常小小的的( (约约0.1m2/g)0.1m2/g)，且变化不大。，且变化不大。 孔容孔容是指单位质量树脂的孔体积。是指单位质量树脂的孔体积。 孔度孔度为树脂的孔容占树脂总体积的百分比。为树脂的孔容占树脂总体积的百分比。 孔径孔径是将树脂内孔穴近似看作圆柱形时的直径。是将树脂内孔穴近似看作圆柱形时的直径。59. 2 2、树脂的含水量、树脂的含水量 水

52、水一一方方面面使使树树脂脂上上的的离离子子化化基基团团和和要要交交换换的的化合物分子离子化；化合物分子离子化； 另另一一方方面面使使树树脂脂溶溶胀胀，产产生生内内部部的的凝凝胶胶孔孔，利于离子能以适当的速度在其中扩散。利于离子能以适当的速度在其中扩散。 含含水水量量太太大大，会会降降低低离离子子交交换换树树脂脂的的机机械械强强度度和和体体积积交交换换容容量量。一一般般含含水水量量为为30%-80%30%-80%，随随树脂的种类和用途而变。树脂的种类和用途而变。60. 3 3、树脂的密度、树脂的密度 表表观观密密度度：干干态态树树脂脂的的质质量量与与树树脂脂颗颗粒粒本本身身的的体体积之比；积之比

53、； 骨架密度：骨架密度：干态树脂骨架本身的密度；干态树脂骨架本身的密度； 湿湿真真密密度度：湿湿态态树树脂脂的的质质量量与与树树脂脂颗颗粒粒本本身身的的体体积之比；积之比； 湿湿视视密密度度：湿湿态态树树脂脂的的质质量量与与树树脂脂本本身身与与其其间间的的空隙所占据的体积之比。空隙所占据的体积之比。61. 4 4、树脂的交换容量、树脂的交换容量 离子交换树脂的交换容量离子交换树脂的交换容量是指单位质量或单是指单位质量或单位体积树脂可交换的离子基团的数量位体积树脂可交换的离子基团的数量。 根据测定方法不同，有根据测定方法不同，有总总交换容量、工作交交换容量、工作交换容量换容量 、再生再生交换容量

54、交换容量等。等。贯流交换容量贯流交换容量是离是离子交换树脂填充在交换柱中，注入被处理液，在子交换树脂填充在交换柱中，注入被处理液，在流出液中出现的被交换离子达到一定浓度以上的流出液中出现的被交换离子达到一定浓度以上的点称为点称为破过点破过点或或贯流点贯流点，因此离子交换容量也称，因此离子交换容量也称为贯流交换容量。为贯流交换容量。62. 5 5、树脂的热稳定性、树脂的热稳定性 离离子子交交换换树树脂脂的的热热稳稳定定性性决决定定了了树树脂脂可可应应用用的的温度上限温度上限。 盐型的稳定性盐型的稳定性 自由酸型或碱型的稳定性自由酸型或碱型的稳定性 增增加加离离子子交交换换树树脂脂的的交交联联度度

55、可可以以提提高高耐耐热热性性，但是将会使离子交换树脂性能下降。但是将会使离子交换树脂性能下降。 63. 6 6、化学稳定性、化学稳定性 对酸的稳定性高，耐碱性稍差。对酸的稳定性高，耐碱性稍差。 聚苯乙烯树脂耐氧化性较好，而且交联度越聚苯乙烯树脂耐氧化性较好，而且交联度越高耐氧化性越好。高耐氧化性越好。 大孔树脂耐酸碱及耐氧化性均比凝胶型的要大孔树脂耐酸碱及耐氧化性均比凝胶型的要好好。 7 7、机械强度、机械强度 表示方法包括表示方法包括耐压强度、滚磨强度、渗磨强耐压强度、滚磨强度、渗磨强度度，与交联度有关。，与交联度有关。 交换树脂的强度用交换树脂的强度用磨后圆球率磨后圆球率来考核。树脂来考核

56、。树脂验收标准规定磨后圆球率验收标准规定磨后圆球率 9090为合格的指标。为合格的指标。64. 五、五、离子交换树脂的工作原理离子交换树脂的工作原理 1 1、离子交换过程及交换中的化学反应离子交换过程及交换中的化学反应 离离子子交交换换树树脂脂由由高高分分子子骨骨架架和和固固定定在在上上面面的的固固定定离离子子以以及及与与聚聚合合物物骨骨架架以以离离子子键键结结合合并并可可在在溶溶液液中中解解离离出出来来的的反反离离子子两两部部分分组组成成，其其上上的的功功能能基基团团是是可可离离子子化化的的基基团团，与与溶溶液液中中的的离离子子可可以以进行进行可逆交换可逆交换。 在在水水的的作作用用下下，化

57、化合合物物和和离离子子交交换换树树脂脂发发生生解解离离，化化合合物物解解离离产产生生的的离离子子由由溶溶液液中中逐逐渐渐扩扩散散到到树树脂脂表表面面并并穿穿过过树树脂脂表表面面进进入入树树脂脂内内部部，与与树树脂脂上上解解离离出出的的反反离离子子发发生生离离子子交交换换反反应应，化化合合物物中中的的离离子子被被吸吸附附在在树树脂脂上上，被被交交换换下下来来的的反反离离子子按与上述相反的方向扩散到溶液中。按与上述相反的方向扩散到溶液中。 在在一一定定条条件件下下，上上述述过过程程是是可可逆逆的的，因因此此离离子交换树脂是可以子交换树脂是可以再生而重复使用的再生而重复使用的。65. （1 1）中性

58、盐中性盐分解分解反应反应：（2 2）中和反应中和反应：333366. （3 3）复分解反应复分解反应：67. 离离子子交交换换树树脂脂的的反反应应过过程程是是在在树树脂脂内内部部进进行行的的，因因此此控控制制离离子子交交换换速速度度的的主主要要步步骤骤包包括括离离子子穿穿过过树树脂脂表表面面液液膜膜进进入入树树脂脂内内部部的的扩扩散散即即膜膜扩扩散散和和离离子在树脂内部的扩散即子在树脂内部的扩散即粒扩粒扩散散。 膜膜扩扩散散：提提高高交交换换器器的的搅搅拌拌速速度度、调调高高交交换换温温度度和增加树脂的比表面积。和增加树脂的比表面积。 粒粒扩扩散散：调调高高交交换换温温度度、减减小小粒粒度度和

59、和增增加加树树脂脂的的比表面积。比表面积。68. 2 2、离子交换树脂的离子交换选择性离子交换树脂的离子交换选择性 离离子子交交换换树树脂脂对对价价数数较较高高的的离离子子选选择择性性较较大，如对二价的离子比一价离子的大，如对二价的离子比一价离子的选择性高选择性高； 对对于于同同价价态态的的离离子子，原原子子序序数数大大的的水水合合半半径小，因此对其径小，因此对其选择性高选择性高。69. 3 3、离子交换树脂的再生、离子交换树脂的再生 离子交换树脂的离子交换反应是可逆的，是离子交换树脂的离子交换反应是可逆的，是可再生的，当离子交换树脂的反应发生到一定的可再生的，当离子交换树脂的反应发生到一定的

60、程度时，采用合适的方法即可使之再生。程度时，采用合适的方法即可使之再生。 再生的方法：再生的方法：再生液，热再生，超声波强化再生液，热再生，超声波强化再生。再生。70.六、离子交换树脂的应用六、离子交换树脂的应用1 1、在水处理中的应用、在水处理中的应用（1 1）水的软化：）水的软化：单纯软化和水的脱碳酸盐单纯软化和水的脱碳酸盐 单纯软化是指脱除水中的单纯软化是指脱除水中的CaCa2+2+、MgMg2+2+、AlAl3+ 3+ 等多价离子，等多价离子，NaNa型阳离子交换树脂柱。型阳离子交换树脂柱。 含盐原水经过含盐原水经过H H型强酸性阳离子交换树脂。型强酸性阳离子交换树脂。（2 2）水的脱

61、盐）水的脱盐 是指除去水中的阳离子与阴离子如硫酸离是指除去水中的阳离子与阴离子如硫酸离子、硝酸离子、氯化物离子等。子、硝酸离子、氯化物离子等。71. （3）废水处理）废水处理 用用离离子子交交换换树树脂脂可可从从废废水水中中除除去去的的有有害害物物质质包包括括重重金金属属离离子子、有有机机酸酸或或碱碱和和某某些些无无机机阴阴离离子子等，同时可以对其中有用的成分进行回收利用。等，同时可以对其中有用的成分进行回收利用。 强强酸酸性性阳阳离离子子交交换换树树脂脂可可处处理理含含有有Ni2+、Cr3+、Hg2+、Cu2+等等离离子子的的废废水水；OH型型强强碱碱性性阴离子交换树脂可以从废水中除去阴离子

62、交换树脂可以从废水中除去酚类酚类化合物。化合物。72.2 2、在食品工业中的应用、在食品工业中的应用 主主要要用用于于糖糖类类的的精精制制，果果汁汁饮饮料料脱脱酸酸脱脱涩涩，烧烧酒酒的的精精制制（除除醛醛），色色层层分分离离（果果糖糖与与葡葡萄萄糖糖的分离）等。的分离）等。3 3、作为催化剂、作为催化剂 H H型型强强酸酸性性阳阳离离子子交交换换树树脂脂和和OHOH型型强强碱碱性性阴阴离离子子交交换换树树脂脂为为固固体体强强酸酸和和强强碱碱，可可代代替替无无机机强强酸酸和无机强碱作为酸碱催化剂。和无机强碱作为酸碱催化剂。4 4、在制药行业的应用、在制药行业的应用 制制药药行行业业的的应应用用与

63、与在在食食品品工工业业中中的的类类似似，可可离离子子化化的的药药品品通通过过离离子子交交换换进进行行提提纯纯分分离离，除除去去可离子化的色素、盐等杂质。抗生素的分离纯化。可离子化的色素、盐等杂质。抗生素的分离纯化。73.2.3 2.3 螯合树脂螯合树脂 为为适适应应各各行行各各业业的的特特殊殊需需要要，发发展展了了各各种种具具有有特特殊殊功功能能基基团团的的离离子子交交换换树树脂脂，螯螯合合树树脂脂就就是是对对分离重金属、贵金属应运而生的树脂分离重金属、贵金属应运而生的树脂。 在在分分析析化化学学中中，常常利利用用络络合合物物既既有有离离子子键键又又有有配配价价键键的的特特点点，来来鉴鉴定定特

64、特定定的的金金属属离离子子。将将这这些些络络合合物物以以基基团团的的形形式式连连接接到到高高分分子子链链上上，就就得得到到螯合树脂。螯合树脂。74. 螯螯合合树树脂脂的的结结构构特特征征为为高高分分子子骨骨架架上上连连接接有有螯螯合基团合基团，对多种，对多种金属离子金属离子具有选择性螯合作用。具有选择性螯合作用。 从从结构上分类，螯合树脂可分为结构上分类，螯合树脂可分为侧链型侧链型和和主链主链型型两类。从原料来分类，则可分为两类。从原料来分类，则可分为天然的天然的（如纤（如纤维素、海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质维素、海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质等）和等）和人工合成人工合成的两类。

65、的两类。 螯合树脂分离金属离子的原理如下式所示。螯合树脂分离金属离子的原理如下式所示。75. 式式中中，chch为为功功能能基基团团，对对某某些些金金属属离离子子有有特特定定的的络络合合能能力力，因因此此能能将将这这些些金金属属离离子子与与其其他他金金属离子分离开来。属离子分离开来。76. 螯合树脂的螯合树脂的制备制备主要有两种合成路线：主要有两种合成路线：1 1、首先制备含有螯合基团的单体，再通过均聚、共、首先制备含有螯合基团的单体，再通过均聚、共聚、缩聚等聚合方法制备；聚、缩聚等聚合方法制备；2 2、利用接枝反应等高分子化方法将螯合基团引入天、利用接枝反应等高分子化方法将螯合基团引入天然或

66、者合成高分子骨架。然或者合成高分子骨架。77. 一、一、- -二酮螯合树脂二酮螯合树脂 由由甲甲基基丙丙烯烯酰酰丙丙酮酮单单体体聚聚合合而而成成，也也可可以以与与苯苯乙乙烯烯或或甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯共共聚聚而而得得。此此种种螯螯合合树树脂脂可可以以吸吸附附二二价价铜铜离离子子络络合合，此此外外生生成成的的配配合合物物还可以作为催化剂催化过氧化氢分解反应。还可以作为催化剂催化过氧化氢分解反应。78. 二、酚类螯合树脂二、酚类螯合树脂 通通过过在在聚聚苯苯乙乙烯烯或或其其共共聚聚物物上上引引入入酚酚羟羟基基的的方方法法，可可以以由由4-4-乙乙酰酰氧氧苯苯乙乙烯烯共共聚聚物物水水解解，也也

67、可可以由以由聚氯乙烯为原料与苯酚聚氯乙烯为原料与苯酚反应直接引入。反应直接引入。 这这类类树树脂脂对对二二价价镍镍和和二二价价铜铜离离子子有有选选择择吸吸附附性。性。79. 三、羧酸型螯合树脂三、羧酸型螯合树脂 聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸和聚顺丁烯二酸等。聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸和聚顺丁烯二酸等。 四、冠醚型螯合树脂四、冠醚型螯合树脂 其结构类似王冠，因此称为冠醚。它可以作为其结构类似王冠，因此称为冠醚。它可以作为 固相吸附剂，吸附碱金属离子。固相吸附剂，吸附碱金属离子。 可分为主链和侧链型。可分为主链和侧链型。80. 五、含有氨基的螯合树脂五、含有氨基的螯合树脂 可分为脂肪胺和芳香胺。可分为脂肪胺

68、和芳香胺。 脂脂肪肪胺胺：由由乙乙酰酰胺胺基基乙乙烯烯通通过过聚聚合合、水水解解等等反反应应过过程程制制备备，也也可可以以通通过过采采用用苯苯二二甲甲酰酰饱饱和和氨氨基基，然然后后与与其其他他单单体体进进行行攻攻击击反反应应，然然后后对对酯酯型型树树脂脂水解放出氨基。水解放出氨基。 芳芳香香胺胺：对对氯氯苯苯乙乙烯烯的的格格氏氏反反应应，然然后后与与N,N-N,N-二取代甲氨基正丁基醚反应，得到芳香胺。二取代甲氨基正丁基醚反应，得到芳香胺。81. 六、含有羟肟酸结构的螯合树脂六、含有羟肟酸结构的螯合树脂 由由聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸或或者者聚聚丙丙烯烯酸酸衍衍生生物物为为原原料料与羟氨反应，可

69、以得到羟肟酸型螯合树脂。与羟氨反应，可以得到羟肟酸型螯合树脂。 该该螯螯合合树树脂脂可可以以与与FeFe2+2+、MoOMoO2 22+2+、TiTi4+4+、HgHg2+2+、CuCu2+2+、UOUO2 22+2+、CeCe4+4+、AgAg+ +、CaCa2+2+等离子络合。等离子络合。82. 七、含硫原子的螯合树脂七、含硫原子的螯合树脂 化学结构是化学结构是硫醇和硫醚硫醇和硫醚，吸附具有，吸附具有可逆性可逆性。 合成：通常以合成：通常以聚环乙亚胺聚环乙亚胺为原料，通过与为原料，通过与二硫化二硫化碳碳反应引入反应引入氨二硫代羧酸氨二硫代羧酸结构并使之发生交联反结构并使之发生交联反应。应。

70、83. 2.4 2.4 高吸水性树脂高吸水性树脂一、概述一、概述 自自古古以以来来，吸吸水水材材料料的的任任务务一一直直是是由由纸纸、棉棉花花和和海海绵绵以以及及后后来来的的泡泡沫沫塑塑料料等等材材料料所所承承担担的的。但但这这些些材材料料的的吸吸水水能能力力通通常常很很低低，所所吸吸水水量量最最多多仅仅为为自自身身重重量量的的10102020倍倍左左右右，而而且且一一旦旦受受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。84. 6060年年代代末末期期，美美国国首首先先开开发发成成功功高高吸吸水水性性树树脂脂。这这是是一一种种含含有有强强亲亲水水性性基基团团并并

71、通通常常具具有有一一定定交交联联度的高分子材料。度的高分子材料。 它它不不溶溶于于水水和和有有机机溶溶剂剂，吸吸水水能能力力可可达达自自身身重重量量的的50050020002000倍倍，最最高高可可达达50005000倍倍，吸吸水水后后立立即即溶溶胀胀为为水水凝凝胶胶，有有优优良良的的保保水水性性，即即使使受受压压也也不不易易挤挤出出。吸吸收收了了水水的的树树脂脂干干燥燥后后，吸吸水水能能力力仍仍可可恢恢复复。由由于于上上述述的的奇奇特特性性能能，高高吸吸水水性性树树脂脂引引起起了了人人们们较较大大的的兴兴趣趣。问问世世3030多多年年来来，发发展展极极其其迅迅速速，应应用用领领域域已已经经渗

72、渗透透到到各各行行各各业业。如如在在石石油油、化化工工等等部部门门中中被被用用作作堵堵水水剂剂、脱脱水水剂剂等等；在在医医疗疗卫卫生生部部门门中中用用作作外外用用药药膏膏的的基基材材、缓缓释释性性药药剂剂、抗抗血血栓栓材材料料等等；在在农农业业部部门门中中用用作作土土壤壤改改良良剂剂等等。在在日日常常生生活活，用用作作吸吸水水性性抹抹布布、一一次次性性尿尿布、插花材料等。布、插花材料等。85.二、高吸水性树脂的分类和制备二、高吸水性树脂的分类和制备1 1、高吸水性树脂的分类、高吸水性树脂的分类原料来源原料来源淀粉淀粉纤维素纤维素合成聚合物合成聚合物制备过程的反应类型制备过程的反应类型接枝共聚接

73、枝共聚羧甲基化羧甲基化水溶性高分子交联水溶性高分子交联产品的形状产品的形状粉末状粉末状颗粒状颗粒状薄片状薄片状纤维状纤维状86. 2 2、高、高吸水性树脂的吸水性树脂的制备制备 （1 1）淀）淀粉类粉类 主要有两种形式：主要有两种形式： 一一种种是是淀淀粉粉与与丙丙烯烯腈腈进进行行接接枝枝反反应应后后，在在碱碱性性化化合合物物水水解解引引入入亲亲水水性性基基团团的的产产物物，由由美美国国农农业部北方研究中心开发成功。业部北方研究中心开发成功。 将将淀淀粉粉加加水水糊糊化化，加加入入丙丙烯烯腈腈，使使用用硝硝酸酸铈铈盐盐作作为为引引发发剂剂，进进行行接接枝枝共共聚聚，聚聚合合产产物物再再经经过过

74、加加压压在在强强碱碱下下水水解解，使使接接枝枝上上去去的的丙丙烯烯腈腈成成为为丙丙烯酸盐烯酸盐或或丙烯酰胺丙烯酰胺，干燥后即得到高吸水性树脂。，干燥后即得到高吸水性树脂。87. 另一种是淀粉与另一种是淀粉与亲水单体亲水单体（如丙烯酸、丙烯（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，由日本三洋化成公司首先生产的。由日本三洋化成公司首先生产的。 将将淀淀粉粉、丙丙烯烯酸酸和和引引发发剂剂进进行行接接枝枝聚聚合合，适适当当加加入入交交联联剂剂，如如环环氧氧氯氯丙丙烷烷、乙乙二二醇醇缩缩水水甘甘油油醚醚。吸吸水水能能力力大大大大提提高高，产产品品

75、吸吸水水倍倍率率可可达达千千倍倍以上。以上。88. （2 2）纤）纤维素类维素类 一一种种是是纤纤维维素素与与一一氯氯乙乙酸酸反反应应引引入入羧羧甲甲基基后后用交联剂交联而成的产物；用交联剂交联而成的产物； 另一种是纤维素与亲水性单体接枝共聚产另一种是纤维素与亲水性单体接枝共聚产物。物。 （3 3）合成聚合物类）合成聚合物类 聚丙烯酸盐类聚丙烯酸盐类 丙丙烯烯酸酸直直接接聚聚合合皂皂化化、聚聚丙丙烯烯腈腈水水解解和和聚聚丙烯酸酯水解。丙烯酸酯水解。 89. 聚丙烯腈水解物聚丙烯腈水解物 将将丙丙烯烯腈腈用用碱碱水水解解，再再与与甲甲醛醛、氢氢氧氧化化铝铝等等交联剂交联成为网状结构分子。交联剂交

76、联成为网状结构分子。 醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯共聚物 醋醋酸酸乙乙烯烯酯酯与与丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯进进行行共共聚聚，后后用用碱碱水水解解得得到到乙乙烯烯醇醇与与丙丙烯烯酸酸盐盐的的共共聚聚物物，不不加加入入交交联剂也可以成为不溶于水的高吸水性树脂。联剂也可以成为不溶于水的高吸水性树脂。 改性聚乙烯醇类改性聚乙烯醇类 由由聚聚乙乙烯烯醇醇与与环环状状酸酸酐酐反反应应，不不需需外外加加交交联联剂即可成为不溶于水的产物。剂即可成为不溶于水的产物。 90. 三、高三、高吸水性树脂的吸水吸水性树脂的吸水机理机理 高高吸吸水水性性树树脂脂可可吸吸收收相相当当于于自自身身质质量量几几百百倍倍到到几几千千倍

77、倍的的水水，是是目目前前所所有有吸吸水水剂剂中中吸吸水水功功能能最强的材料。最强的材料。 高高吸吸水水性性树树脂脂的的结结构构骨骨架架：淀淀粉粉、纤纤维维素素和和合合成成树树脂脂。主主链链或或侧侧链链上上含含有有亲亲水水性性基基团团（羧羧基基、酰酰胺胺基基、羟羟基基、磺磺酸酸基基等等），骨骨架架以以轻轻度度交交联联形形式式存存在在，有有部部分分结结晶晶的的直直链链亲亲水水性性聚聚合合物物不不需要交联，控制结晶度也可以进行吸水。需要交联，控制结晶度也可以进行吸水。 91. 水与高分子吸水剂表面的相互作用水与高分子吸水剂表面的相互作用 1 1、水分子与高分子中电负性强的氧原子形成氢、水分子与高分子

78、中电负性强的氧原子形成氢 键结合；键结合； 2 2、水分子与疏水性基团的相互作用；、水分子与疏水性基团的相互作用； 3 3、水分子与亲水性基团的相互作用。、水分子与亲水性基团的相互作用。 92. 高高吸吸水水性性树树脂脂在在结结构构上上是是轻轻度度交交联联的的空空间间网网络络结结构构，它它是是由由化化学学交交联联和和树树脂脂分分子子链链间间的的相相互互缠缠绕绕形形成成的的物物理理交交联联构构成成的的，可可以以看看成成是是高高分分子子电电解解质质组组成成的的离离子子网网络络，其其中中存存在在着着可可移移动动的的离离子对子对。 吸吸水水前前，高高分分子子网网络络是是固固态态网网络络，未未电电离离成

79、成离离子子对对，当当遇遇到到水水时时，由由于于亲亲水水性性基基团团与与水水分分子子的的水水合合作作用用，使使水水渗渗入入到到网网络络内内部部，使使高高分分子子电电解解质质解解离离，从从而而产产生生网网络络内内外外的的离离子子浓浓度度差差，即即产产生生渗渗透透压压，水水分分子子由由于于渗渗透透压压的的作作用用而而向向网网络络内内部部迁迁移移，从从而而在在高高分分子子网网络络内内部部形形成成纯纯溶溶剂剂区。区。93. 解解离离出出的的可可迁迁移移的的阳阳离离子子（例例如如NaNa+ +）向向纯纯溶溶剂剂区区迁迁移移，从从而而导导致致高高分分子子链链上上带带负负电电荷荷，由由于于静静电电斥斥力力使使

80、高高分分子子网网络络扩扩张张，大大量量的的水水封封存存在在高高分分子子网网络络中中，因因为为受受网网络络结结构构的的束束缚缚，水水分分子子的的运运动动受受到到限限制制，因因而而阻阻挡挡了了失失水水，产产生生了了异异常常的的吸吸水水现现象象。水水分分子子进进入入高高分分子子网网格格后后，由由于于网网格格的的弹弹性性束束缚缚，水水分分子子的的热热运运动动受受到到限限制制，不不易易重重新新从从网网格格中中逸逸出出，因因此此，具具有有良良好好的保水性的保水性。 高高吸吸水水性性树树脂脂的的三三维维空空间间网网络络的的孔孔径径越越大大，吸水倍率越高，反之，吸水倍率越低。吸水倍率越高，反之，吸水倍率越低。

81、94. 高高吸吸水水性性树树脂脂吸吸水水后后发发生生溶溶胀胀，形形成成凝凝胶胶。在在溶溶胀胀过过程程中中，一一方方面面，水水分分子子力力图图渗渗入入网网络络内内使使其其体体积积膨膨胀胀，另另一一方方面面，由由于于交交联联高高分分子子体体积积膨膨胀胀导导致致网网络络向向三三维维空空间间扩扩展展，使使网网络络受受到到应应力力而而产产生生弹弹性性收收缩缩，阻阻止止水水分分子子的的进进一一步步渗渗入入。当当这这两两种种作作用用相相互互抵抵消消时时，溶溶胀胀达达到到平平衡衡，吸吸水水量量达到最大值达到最大值。95. 四、高四、高吸水性树脂的吸水性树脂的性能性能 1 1、高吸高吸水性水性 （1 1）吸）吸

82、水水倍率倍率 是指高是指高吸水性树脂一定条件下所吸收的水分。吸水性树脂一定条件下所吸收的水分。 a.a.交交联联度度的的影影响响- -未未交交联联的的聚聚合合物物是是水水溶溶性性的的，无无吸吸水水性性；而而交交联联度度过过大大，空空间间网网络络过过小小，吸吸水水量也会降低。量也会降低。 b.b.水水解解度度的的影影响响- -水水解解度度增增加加吸吸水水倍倍率率也也增增加加，但但是当达到一定数值后，反而会降低。是当达到一定数值后，反而会降低。 c.c.被被吸液性质的吸液性质的影响影响- -对纯水吸水倍率最大。对纯水吸水倍率最大。 96. (2) (2) 吸水速度吸水速度 树脂在吸收水分到达饱和点

83、之前每克树脂单树脂在吸收水分到达饱和点之前每克树脂单位时间吸收水的量。结构相同的树脂而言，粒径位时间吸收水的量。结构相同的树脂而言，粒径小、比表面积大的吸水速度快。小、比表面积大的吸水速度快。 2 2、加压下的保水性、加压下的保水性 在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下，水水能能自自动动地地被被吸吸收收到到高高吸吸水水性性树树脂脂中中，体体系系的的自自由由能能降降低低，直直到到满满足足平平衡衡。而而失失水水时时自自由由能能升升高高，不不利利于于体体系系的的稳稳定定，因因此此在在常常温温下下高高分分子子网网络络的的束束缚缚作作用用，使使水水封闭在水凝胶的网络中，加压时也不易逸出。封闭在水凝胶

84、的网络中，加压时也不易逸出。97.98 3 3、吸氨性、吸氨性 高高吸吸水水性性树树脂脂一一般般为为含含-COOH-COOH的的阴阴离离子子高高分分子子, ,并并皂皂化化使使大大部部分分羧羧酸酸基基团团转转变变为为羧羧酸酸盐盐基基团团。树树脂脂中未水解的羧酸基团使树脂呈现弱酸性。中未水解的羧酸基团使树脂呈现弱酸性。 对氨等碱性物质有强烈的吸收作用。对氨等碱性物质有强烈的吸收作用。 用途：尿布、卫生用品和公共厕所等场合的除臭。用途：尿布、卫生用品和公共厕所等场合的除臭。 4 4、增稠性、增稠性 吸水后形成水凝胶，具有增黏作用。吸水后形成水凝胶，具有增黏作用。 聚氧乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等

85、。聚氧乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等。 用用途途：油油田田钻钻井井、水水溶溶性性涂涂料料、食食品品工工业业、化化妆妆品品的增稠剂。的增稠剂。98. 五、高吸水性树脂的应用五、高吸水性树脂的应用 1 1、土壤改良，保、土壤改良，保水剂水剂 将将高高吸吸水水性性树树脂脂与与土土壤壤混混合合，改改善善了了土土壤壤的的保墒、保湿、保肥性能。保墒、保湿、保肥性能。 2 2、卫生、卫生用品用品 纸尿布。纸尿布。 3 3、医用、医用材料材料 用用于于能能保保持持部部分分被被测测溶溶液液的的医医用用检检测测试试片片，含含水水量量大大、使使用用舒舒适适的的外外用用软软膏膏，能能吸吸收收浸浸出出液液并并可可防防

86、止止化化脓脓的的致致伤伤绷绷带带及及人人工工皮皮肤肤、缓缓释释性药剂等。性药剂等。 99. 4 4、化工和油田开发助剂、化工和油田开发助剂 对对有有机机物物的的吸吸收收能能力力差差，使使用用高高吸吸水水性性树树脂脂作为油田脱水剂，有效除去油中所含的少量水分。作为油田脱水剂，有效除去油中所含的少量水分。 5 5、除臭、芳香剂、除臭、芳香剂 将将三三聚聚磷磷酸酸二二氢氢铝铝等等脱脱臭臭剂剂和和高高吸吸水水性性树树脂脂以以及及纤纤维维状状物物质质等等增增强强材材料料一一起起成成型型，在在型型材材中中保保持持二二氧氧化化氯氯溶溶液液，通通过过蒸蒸发发改改溶溶液液进进行行消消臭臭、杀菌。杀菌。 6 6、

87、其他应用、其他应用100.作作 业业1.1.吸附树脂成球及成孔技术有哪几种？吸附树脂成球及成孔技术有哪几种？2.2.聚聚苯苯乙乙烯烯系系阳阳离离子子和和阴阴离离子子交交换换树树脂脂的的合成反应方程式。合成反应方程式。3.3.简述高吸水性树脂的吸水机理。简述高吸水性树脂的吸水机理。101. 2.5 2.5 高分子絮凝剂高分子絮凝剂 絮絮凝凝沉沉淀淀法法是是指指在在废废水水中中加加入入一一定定量量的的絮絮凝凝剂剂，使使其其进进行行物物理理化化学学反反应应，达达到到水水体体净净化化的的目目的。的。 促促进进水水质质澄澄清清，减减少少泥泥渣渣数数量量，而而且且处处理理方方法简便，成本低。法简便，成本低

88、。102. 一、一、絮凝剂的分类絮凝剂的分类 1 1、无机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂 包包括括聚聚合合硫硫酸酸铝铝，聚聚合合硫硫酸酸铁铁，聚聚硅硅铝铝（铁铁），聚磷铝（铁）等，聚磷铝（铁）等。 这这类类絮絮凝凝剂剂中中存存在在多多羟羟基基络络合合离离子子，能能够够强强烈烈吸吸附附胶胶体体微微粒粒，通通过过粘粘附附、架架桥桥和和交交联联作作用用，从从而而促促使使胶胶体体凝凝聚聚；同同时时还还可可以以中中和和胶胶体体微微粒粒及及悬悬浮浮物物表表面面的的电电荷荷，使使胶胶体体粒粒子子由由原原来来的的相相斥斥变变成成相相吸吸，破破坏坏胶胶团团的的稳稳定定性性，促促使使胶胶体体微微粒粒相相互互碰撞，

89、从而形成絮状混凝沉淀碰撞，从而形成絮状混凝沉淀。103.2 2、微生物絮凝剂、微生物絮凝剂 通通过过微微生生物物的的发发酵酵、提提取取和和精精制制而而得得到到的的一一类大分子物质。类大分子物质。 主主要要有有糖糖蛋蛋白白、多多糖糖、蛋蛋白白质质、纤纤维维素素和和DNADNA。3 3、有机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂（1 1）天然有机高分子絮凝剂）天然有机高分子絮凝剂 淀淀粉粉衍衍生生物物、纤纤维维素素衍衍生生物物和和甲甲壳壳素素衍衍生生物物。基本无毒，易生物降解。基本无毒，易生物降解。（2 2）人人工合成有机高分子絮凝剂工合成有机高分子絮凝剂104. 人工合成人工合成有机高分有机高分子絮凝剂

90、子絮凝剂 阴阴离离子子型型高高分分子子絮絮凝凝剂剂 聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺（PAMPAM）, ,聚丙烯酸钠（聚丙烯酸钠（PAAPAA），聚苯乙烯磺酸钠等。），聚苯乙烯磺酸钠等。 阳阳离离子子型型高高分分子子絮絮凝凝剂剂 聚聚二二烯烯丙丙基基二二甲甲基基氯化铵、环氧氯丙烷、聚乙烯吡啶等。氯化铵、环氧氯丙烷、聚乙烯吡啶等。 非非离离子子型型高高分分子子絮絮凝凝剂剂 以以弱弱氢氢键键结结合合，形形成的絮体小且易遭受破坏。成的絮体小且易遭受破坏。 非离子型聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯等。非离子型聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯等。 两两性性离离子子型型高高分分子子絮絮凝凝剂剂 兼兼有有阳阳离离子子、阴阴离离子子基基团团

91、的的特特点点，适适合合处处理理带带不不同同电电荷荷的的污污染染物物，不不仅仅具具有有电电性性中中和和、吸吸附附架架桥桥作作用用，还具有分子间的缠绕包囊作用。还具有分子间的缠绕包囊作用。105. 4 4、无机、无机/ /有机复合絮凝剂有机复合絮凝剂 将将铝铝系系、铁铁系系、聚聚硅硅酸酸盐盐等等无无机机絮絮凝凝剂剂与与有有机机高高分分子子絮絮凝凝剂剂如如甲甲壳壳素素、聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺、聚聚二二烯烯丙基二甲基氯化铵等进行组合丙基二甲基氯化铵等进行组合。 优优点点：提提高高絮絮凝凝效效果果，提提高高澄澄清清度度，加加快快絮絮体体形形成成、沉沉淀淀、过过滤滤等等过过程程的的速速度度，从从而而提提高高

92、絮絮凝凝处处理能力。理能力。106. 二、二、高分子絮凝剂的作用原理高分子絮凝剂的作用原理 溶溶液液中中微微粒粒相相互互接接触触，聚聚集集长长大大并并自自然然下下沉沉，形形成成细细密密的的沉沉淀淀积积于于底底部部，这这种种方方式式成成为为凝凝聚聚，可可以以使使微微粒粒间间碰碰撞撞概概率率增增加加并并使使其其凝凝聚聚的的试试剂则称为剂则称为凝聚剂凝聚剂。 若若微微粒粒在在沉沉降降过过程程中中，相相互互聚聚集集并并形形成成一一种种松松散散结结构构，同同时时又又可可以以夹夹带带有有其其他他小小微微粒粒一一起起沉沉降降，最最终终形形成成松松散散沉沉淀淀的的过过程程称称为为絮絮凝凝，能能使使分散的微粒絮

93、凝的试剂称为分散的微粒絮凝的试剂称为絮凝剂絮凝剂。107. 高分子絮凝剂的作用分为三种方式：高分子絮凝剂的作用分为三种方式： 1 1、带带电电的的絮絮凝凝剂剂可可以以与与带带相相反反电电荷荷的的微微粒粒作作用用使使电电荷荷中中和和，降降低低微微粒粒的的双双电电层层厚厚度度，促促进进微微粒粒间的相互碰撞。间的相互碰撞。 2 2、一一个个分分散散微微粒粒可可以以同同时时吸吸附附两两个个以以上上的的高高分分子子链链，在在高高分分子子链链间间起起吸吸附附架架桥桥的的作作用用，由由于于高高分子链包覆使微粒变大而加速沉降。分子链包覆使微粒变大而加速沉降。 3 3、一一个个高高分分子子链链也也可可以以同同时

94、时吸吸附附两两个个以以上上的的微微粒，高分子可以在多处与微粒结合一同下降。粒，高分子可以在多处与微粒结合一同下降。108. 三三、影影响响有有机机高高分分子子絮絮凝凝剂剂絮絮凝凝效效果果的因素的因素 絮絮凝凝剂剂分分子子量量的的大大小小及及分分布布、分分子子链链上上所所带带的的吸吸附附点点的的数数目目、分分子子链链在在溶溶液液中中的的形形态态、分分子子链上所带的电荷。链上所带的电荷。109.1 1、分子链结构的影响、分子链结构的影响 分分子子量量越越大大，分分子子链链越越长长，所所含含的的有有效效官官能能团越多，对微粒的吸附量就越大。团越多，对微粒的吸附量就越大。 亲亲水水基基团团越越多多，吸

95、吸附附点点越越多多，利利于于分分子子在在溶溶液中呈伸展状态，可捕获更多的微粒。液中呈伸展状态，可捕获更多的微粒。 线线形形结结构构的的有有机机高高分分子子絮絮凝凝剂剂絮絮凝凝效效果果好好，而环状或支链结构的较差。而环状或支链结构的较差。110. 2 2、悬浮体系的性质、悬浮体系的性质 悬悬浮浮微微粒粒的的粒粒径径较较小小，自自然然沉沉降降的的速速度度较较慢慢，采采用用阴阴离离子子型型或或非非离离子子型型高高分分子子絮絮凝凝剂剂可可以以促促进进沉沉降降的的速速度度，而而对对于于不不能能自自然然沉沉降降的的胶胶体体分分散散体体系系以以及及浑浑浊浊度度较较高高的的废废水水可可以以采采用用阳阳离离子子

96、型型絮絮凝凝剂剂。 电电荷荷的的吸吸附附作作用用，当当微微粒粒表表面面带带有有负负电电荷荷时时，应应使使用用阳阳离离子子型型或或非非离离子子型型絮絮凝凝剂剂，当当微微粒粒表表面面带有正电荷时，应使用阴离子絮凝剂。带有正电荷时，应使用阴离子絮凝剂。 PHPH值的影响值的影响 温度的影响温度的影响111. 3 3、使用方法的影响、使用方法的影响 絮凝剂的用量；絮凝剂的用量； 搅拌速度；搅拌速度； 溶液的水质；溶液的水质； 无机絮凝剂与高分子絮凝剂的组合使用。无机絮凝剂与高分子絮凝剂的组合使用。112. 四、高分子絮凝剂的适用范围四、高分子絮凝剂的适用范围 阴离子型高分子絮凝剂阴离子型高分子絮凝剂

97、适适用用于于带带有有正正电电荷荷的的悬悬浮浮物物，无无机机盐盐类类悬悬浮浮固固体体在在中中性性及及碱碱性性条条件件下下均均可可使使用用，还还适适用用于于固固体含量高、微粒尺寸大的悬浮液。体含量高、微粒尺寸大的悬浮液。 阳离子型高分子絮凝剂阳离子型高分子絮凝剂 适适用用于于偏偏酸酸性性，固固体体含含量量较较低低、微微粒粒尺尺寸寸小小、呈胶体状的分散体系。呈胶体状的分散体系。 非离子型高分子絮凝剂非离子型高分子絮凝剂 适适用用于于固固体体含含量量高高，微微粒粒尺尺寸寸大大，PHPH为为中中性性或酸性的体系。或酸性的体系。113.思考题思考题1.1.吸吸附附树树脂脂的的定定义义，按按照照化化学学结结

98、构构不不同同可可分分为为几几类？类？2.2.吸附树脂成球技术主要采用的方法？吸附树脂成球技术主要采用的方法？3.3.吸附树脂成孔技术所采用的方法？吸附树脂成孔技术所采用的方法？4.4.吸附树脂的主要品种有哪些？吸附树脂的主要品种有哪些？5.5.离子交换树脂的定义。离子交换树脂的定义。6.6.离子交换树脂的分类？离子交换树脂的分类？7.7.聚苯乙烯系阳离子和阴离子交换树脂的合成。聚苯乙烯系阳离子和阴离子交换树脂的合成。114.8.8.丙烯酸系阳离子和阴离子交换树脂的合成。丙烯酸系阳离子和阴离子交换树脂的合成。9.9.离子交换过程中的化学反应。离子交换过程中的化学反应。10.10.高吸水性树脂的定义、分类。高吸水性树脂的定义、分类。11.11.高吸水性树脂的性能有哪些？高吸水性树脂的性能有哪些？12.12.简述高吸水性树脂的吸水机理？简述高吸水性树脂的吸水机理？115.