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1、第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.1 概述概述3.1.1 吸附分别功能高分子的开展简史吸附分别功能高分子的开展简史 吸附分别功能高分子主要包括离子交换树吸附分别功能高分子主要包括离子交换树脂和吸脂和吸附树脂。从广义上讲，吸附分别功能高分子还附树脂。从广义上讲，吸附分别功能高分子还应该包应该包括高分子分别膜资料。但由于高分子分别膜在括高分子分别膜资料。但由于高分子分别膜在资料形资料形式、分别原理和运用领域有其特殊性，因此将式、分别原理和运用领域有其特殊性，因此将在第四在第四章中详细引见。章中详细引见。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交离
2、子交换树脂是指具有离子交脂是指具有离子交换基基团的高分子化的高分子化合物。它具有普通聚合物所没有的新功能合物。它具有普通聚合物所没有的新功能离子交离子交换功能，本功能，本质上属于反响性聚合物。吸附上属于反响性聚合物。吸附树脂是指具脂是指具有特殊吸附功能的一有特殊吸附功能的一类树脂。脂。 离子交离子交换树脂是最早出脂是最早出现的功能高分子的功能高分子资料，其料，其历史可追溯到上一世史可追溯到上一世纪30年代。年代。1935年英国的年英国的Adams和和Holmes发表了关于酚表了关于酚醛树脂和苯胺甲脂和苯胺甲醛树脂的离子脂的离子交性能的任告交性能的任告，开创了离子交了离子交树脂域域 ，同时也开也
3、开创了功能高分子了功能高分子领域。域。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交离子交换树脂可以使水不脂可以使水不经过蒸蒸馏而脱而脱盐，既，既简便又便又节约能源。因此根据能源。因此根据Adams和和Holmes的的发明，明，带有磺酸基和氨基的酚有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就脂很快就实现了工了工业化消化消费并在水的脱并在水的脱盐中得到了运用。中得到了运用。 1944年年 DAlelio 合成了具有合成了具有优良物理和化学性能良物理和化学性能的磺化苯乙的磺化苯乙烯-二乙二乙烯苯共聚物离子交苯共聚物离子交换树脂及交脂及交联聚聚丙丙烯酸酸树脂，奠定了脂，奠定了现代离子交代离子交
4、换树脂的根底。脂的根底。 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 以后，以后，Dow化学公司的化学公司的 Bauman 等人开发了苯乙等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm & Hass公司的公司的Kunin等人那么进一步研制了强等人那么进一步研制了强碱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子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。这些离子交换树脂除运用于水的脱盐精制交换树脂。这些离子交换树脂除运用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分别纯化、蔗外，还用于药物提取纯化
5、、稀土元素的分别纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交换树脂开展史上的另一个艰苦成果是大孔离子交换树脂开展史上的另一个艰苦成果是大孔型树脂的开发。型树脂的开发。20世纪世纪50年代末，国内外包括我国的年代末，国内外包括我国的南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时合成出大孔南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时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。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
6、优点，因此很快得到广泛的运用。机污染的优点，因此很快得到广泛的运用。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 60年代后期，离子交换树脂除了在种类和性能等年代后期，离子交换树脂除了在种类和性能等方面得到了进一步的开展，更为突出的是运用得到迅方面得到了进一步的开展，更为突出的是运用得到迅速的开展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分别、速的开展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分别、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的运用。纯化、脱色、催化等方面得到广泛的运用。 例如离子交换树脂在水处置以外的运用由例如离子交换树脂在水处置以外的运用由80年代年代以前占离子交换树脂总用量的缺乏以前占离子交
7、换树脂总用量的缺乏10添加到目前的添加到目前的30左右。左右。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 从离子交换树脂出发，还引申开展了一些很重要从离子交换树脂出发，还引申开展了一些很重要的功能高分子资料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯的功能高分子资料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶等。这一最传统的功能高分子资料正以崭新的姿态在等。这一最传统的功能高分子资料正以崭新的姿态在21世纪发扬重要的作用。世纪发扬重要的作用。 离子交换纤维是在离子交换树脂根底上开展起来离子交换纤维是在离子交换树脂根
8、底上开展起来的一类新型资料。其根本特点与离子交换树脂一样，的一类新型资料。其根本特点与离子交换树脂一样，但外观为纤维状，并还可以不同的织物方式出现，如但外观为纤维状，并还可以不同的织物方式出现，如中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 吸附树脂也是在离子交换树脂根底上开展起来的吸附树脂也是在离子交换树脂根底上开展起来的一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子资料具子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子资料具
9、有较大的比外表积和适当的孔径，可从气相或溶液中有较大的比外表积和适当的孔径，可从气相或溶液中吸附某些物质。吸附某些物质。 在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已广泛运用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、广泛运用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分支，是吸附剂中种类最多、运用最晚的一个类别。支，是吸附剂中种类最多、运用最晚的一个类别。 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 吸附树脂出现于上一世纪吸附树脂出现于上一世纪60年代，我国于
10、年代，我国于1980年年以后才开场有工业规模的消费和运用。目前吸附树脂以后才开场有工业规模的消费和运用。目前吸附树脂的运用已普及许多领域，构成一种独特的吸附分别技的运用已普及许多领域，构成一种独特的吸附分别技术。由于构造上的多样性，吸附树脂可以根据实践用术。由于构造上的多样性，吸附树脂可以根据实践用途进展选择或设计，因此开展了许多有针对性用途的途进展选择或设计，因此开展了许多有针对性用途的特殊种类。这是其他吸附剂所无法比较的。也正是由特殊种类。这是其他吸附剂所无法比较的。也正是由于这种缘由，吸附树脂的开展速度很快，新种类，新于这种缘由，吸附树脂的开展速度很快，新种类，新用途不断出现。吸附树脂及
11、其吸附分别技术在各个领用途不断出现。吸附树脂及其吸附分别技术在各个领域中的重要性越来越突出。域中的重要性越来越突出。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.2 离子交换树脂和吸附树脂的构造离子交换树脂和吸附树脂的构造3.2.1 离子交换树脂的构造离子交换树脂的构造 离子交换树脂是一类带有可离子化基团的离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网三维网状高分子资料，其外形普通为颗粒状，不溶于状高分子资料，其外形普通为颗粒状，不溶于水和一水和一般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙醇、丙酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为酮和
12、烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.31.2nm。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径能够大能够大于或小于这一范围。于或小于这一范围。 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料图31 聚苯乙聚苯乙烯型阳离子交型阳离子交换树脂的表示脂的表示图 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 从从图中可中可见，树脂由三部分脂由三部分组成：三成：三维空空间构造构造的网的网络骨架；骨架上骨架；骨架上衔接的可离子化的功能基接的可离子化的功能基团；功；功能基能基团上吸附的可交上吸附的可交换的离子。的离子。 强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂的功
13、能基脂的功能基团是是SO3-H+，它可解离出它可解离出H+，而，而H+可与周可与周围的外来离子相互交的外来离子相互交换。功能基功能基团是固定在网是固定在网络骨架上的，不能自在挪骨架上的，不能自在挪动。由。由它解离出的离子却能自在挪它解离出的离子却能自在挪动，并与周，并与周围的其他离子的其他离子相互交相互交换。这种能自在挪种能自在挪动的离子称的离子称为可交可交换离子。离子。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 经过改动浓度差、利用亲和力差别等，使可交换经过改动浓度差、利用亲和力差别等，使可交换离子与其他同类型离子进展反复的交换，到达浓缩、离子与其他同类型离子进展反复的交换，
14、到达浓缩、分别、提纯、净化等目的。分别、提纯、净化等目的。 通常，将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进通常，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；而将能解离出阴行交换的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进展交换的树脂称作阴离子离子、并能与外来阴离子进展交换的树脂称作阴离子交换树脂。从无机化学的角度看，可以以为阳离子交交换树脂。从无机化学的角度看，可以以为阳离子交换树脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于换树脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于高分子多元碱。该当指出，离子交换树脂除了离子交高分子多元碱。该当指出，离子交换树脂除了离
15、子交换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱是换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱是截然不同的。截然不同的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.2.2 吸附树脂的构造吸附树脂的构造 吸附树脂的外观普通为直径为吸附树脂的外观普通为直径为0.31.0 mm的小圆的小圆球，外表光滑，根据种类和性能的不同可为乳白色、球，外表光滑，根据种类和性能的不同可为乳白色、浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能影响浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但很大。粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但是粒径太小，运用时对流
16、体的阻力太大，过滤困难，是粒径太小，运用时对流体的阻力太大，过滤困难，并且容易流失。粒径均一的吸附树脂在消费中尚难以并且容易流失。粒径均一的吸附树脂在消费中尚难以做到，故目前吸附树脂普通具有较宽的粒径分布。做到，故目前吸附树脂普通具有较宽的粒径分布。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 吸附树脂手感巩固，有较高的强度。密度略大于吸附树脂手感巩固，有较高的强度。密度略大于水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但枯燥后重新收水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但枯燥后重新收缩。而且往往溶胀越大时，枯燥后收缩越厉害。运用缩。而且往往溶胀越大时，枯燥后收缩越厉害。运用中为了防止吸附树脂过度溶胀
17、，常采用对吸附树脂溶中为了防止吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树脂溶胀性较小的乙醇、甲醇等进展置换，再过渡到水。吸胀性较小的乙醇、甲醇等进展置换，再过渡到水。吸附树脂必需在含水的条件下保管，以免树脂收缩而使附树脂必需在含水的条件下保管，以免树脂收缩而使孔径变小。因此吸附树脂普通都是含水出卖的。孔径变小。因此吸附树脂普通都是含水出卖的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 吸附吸附树脂内部构造很复脂内部构造很复杂。从。从扫描描电子子显微微镜下下可察看到，可察看到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小约在在0.060.5m范范围内，葡萄珠之内，
18、葡萄珠之间存在存在许多空多空隙，隙，这实践上就是践上就是树脂的孔。研脂的孔。研讨阐明葡萄球内部明葡萄球内部还有有许多微孔。葡萄珠之多微孔。葡萄珠之间的相互粘的相互粘连那么构成宏那么构成宏观上上球球型的型的树脂。正是脂。正是这种多孔构造种多孔构造赋予予树脂脂优良的吸附性良的吸附性能，因此是吸附能，因此是吸附树脂制脂制备和性能研和性能研讨中的关中的关键技技术。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类离子交换树脂和吸附树脂的分类3.3.1 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，最常离子交换树脂的分类方法有很多种，最
19、常用和最用和最重要的分类方法有以下两种。重要的分类方法有以下两种。1按交换基团的性质分类按交换基团的性质分类 按交换基团性质的不同，可将离子交换树按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 阳离子交阳离子交换树脂可脂可进一步分一步分为强酸型、中酸型和酸型、中酸型和弱酸型三种。如弱酸型三种。如RSO3H为强酸型，酸型，RPO(OH)2为中酸型，中酸型，RCOOH为弱酸型。弱酸型。习惯上，普通将中酸上，普通将中酸型和弱酸型型和弱酸型统称称为弱酸型。弱酸型。 阴
20、离子交阴离子交换树脂又可分脂又可分为强碱型和弱碱型两种。碱型和弱碱型两种。如如R3NCl为强碱型，碱型，RNH2、RNRH和，和，RNR2为弱碱型。弱碱型。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料2按按树脂的物理构造分脂的物理构造分类 按其物理构造的不同，可将离子交按其物理构造的不同，可将离子交换树脂分脂分为凝凝胶型、大孔型和胶型、大孔型和载体型三体型三类。图32是是这些些树脂构造脂构造的表示的表示图。图32 不同物理构造离子交不同物理构造离子交换树脂的模型脂的模型第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料1凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂 凡外观透明、具
21、有均相高分子凝胶构造的离子交凡外观透明、具有均相高分子凝胶构造的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂外表光换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂外表光滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙约为约为24nm。普通无机小分子的半径在。普通无机小分子的半径在1nm以下，因以下，因此可自在地经过离子交换树脂内大分子链的间隙。在此可自在地经过离子交换树脂内大分子链的间隙。在无水形状下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体无水形状下，凝胶型离子交换树脂
22、的分子链紧缩，体积减少，无机小分子无法经过。所以，这类离子交换积减少，无机小分子无法经过。所以，这类离子交换树脂在枯燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。树脂在枯燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料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陷，研制了大孔型针对凝胶型离子交换树脂的缺陷，研制了大孔型离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙，为非均相凝胶构造。即使在枯燥形状，内部面粗糙，为非均相凝胶构造。即使在枯燥形状，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体
23、系中起离也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径普通子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径普通为几纳米至几百纳米，比外表积可达每克树脂几百平为几纳米至几百纳米，比外表积可达每克树脂几百平方米，因此其吸附功能非常显著。方米，因此其吸附功能非常显著。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3载体型离子交换树脂载体型离子交换树脂 载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要用作液相色谱的固定相。普通是将离子交换树脂包覆用作液相色谱的固定相。普通是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等外表上制成。
24、它可经受液相色谱中在硅胶或玻璃珠等外表上制成。它可经受液相色谱中流动介质的高压，又具有离子交换功能。流动介质的高压，又具有离子交换功能。 此外，为了特殊的需求，已研制成多种具有特殊此外，为了特殊的需求，已研制成多种具有特殊功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化复原树脂、功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化复原树脂、两性树脂等。两性树脂等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.3.2 吸附树脂的分类吸附树脂的分类 吸附树脂有许多种类，吸附才干和所吸附物质的吸附树脂有许多种类，吸附才干和所吸附物质的种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有种类也有区别。但其共同之处是具有
25、多孔性，并具有较大的外表积。吸附树脂目前尚无一致的分类方法，较大的外表积。吸附树脂目前尚无一致的分类方法，通常按其化学构造分为以下几类。通常按其化学构造分为以下几类。1非极性吸附树脂非极性吸附树脂 指树脂中电荷分布均匀，在分子程度上不存在正指树脂中电荷分布均匀，在分子程度上不存在正负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料2中极性吸附树脂中极性吸附树脂 这类树脂的分子构造中存在酯基等极性基团，树这类树脂的分子构造中存
26、在酯基等极性基团，树脂具有一定的极性。脂具有一定的极性。3极性吸附树脂极性吸附树脂 分子构造中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基分子构造中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基团，这些基团的极性大于酯基。团，这些基团的极性大于酯基。4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，如吡啶、强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、氨基等。氨基等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.4 离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名 我国前石油化学工业部于我国前石油化学工业部于1977年年7月月l日正日正式公布式公布了离子交换树脂的部颁规范了离子交换树脂的部颁规范HG2-
27、884-886-76。 这套规范中规定，离子交换树脂的全名由这套规范中规定，离子交换树脂的全名由分类名分类名称、骨架或基团称号和根本称号陈列组成。称、骨架或基团称号和根本称号陈列组成。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交离子交换树脂的根本称号脂的根本称号为离子交离子交换树脂。凡分脂。凡分类中属酸性的，在根本称号前加中属酸性的，在根本称号前加“阳字；凡分阳字；凡分类中属中属碱性的，在根本称号前加碱性的，在根本称号前加“阴字。此外，阴字。此外，为了区分了区分别子交子交换树脂脂产品中同一品中同一类中的不同种中的不同种类，在全名前必，在全名前必须加型号。加型号。 第三章第
28、三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第成。第一位数字代表一位数字代表产品分品分类；第二位数字代表骨架构造；第二位数字代表骨架构造；第三位数字第三位数字为顺序号，用于区分序号，用于区分别子交子交换树脂脂树脂中脂中基基团、交、交联剂、致孔、致孔剂等的不同，由各消等的不同，由各消费厂自行掌厂自行掌握和制定。握和制定。对凝胶型离子交凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面脂，往往在型号后面用用“和一个阿拉伯和一个阿拉伯树脂相脂相连，以表示，以表示树脂的交脂的交联度度质量百分数，而量百分数，而对大孔型大孔型树脂，那么在型号前
29、冠脂，那么在型号前冠以以字母字母“D。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料各各类离子交离子交换树脂的脂的详细编号号为： 001099 强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂脂 100199 弱酸型阳离子交弱酸型阳离子交换树脂脂 200299 强碱型阴离子交碱型阴离子交换树脂脂 300399 弱碱型阴离子交弱碱型阴离子交换树脂脂 400499 螯合型离子交螯合型离子交换树脂脂 500599 两性型离子交两性型离子交换树脂脂 600699 氧化复原型离子交氧化复原型离子交换树脂脂第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料表表33 离子交离子交换树脂骨架分脂骨架分类编
30、号号 编号号骨架分骨架分类0聚苯乙聚苯乙烯系系1聚丙聚丙烯酸系酸系2酚酚醛树脂系脂系3环氧氧树脂系脂系4聚乙聚乙烯吡吡啶系系5脲醛树脂系脂系6聚聚氯乙稀系乙稀系第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 例如，例如，D113树脂是水脂是水处置运用中用量很大的一种置运用中用量很大的一种树脂。从命名脂。从命名规定可知，定可知，这是是种大孔型弱酸型丙种大孔型弱酸型丙烯酸系阳离子交酸系阳离子交换树脂；而脂；而00110树脂那么是指交脂那么是指交联度度为10%的的强酸型苯乙酸型苯乙烯系阳离子交系阳离子交换树脂。脂。 我国有些消我国有些消费厂在部厂在部颁规范制定前已开范制定前已开场消消费离
31、离子交子交换树脂，它脂，它们本人有一套本人有一套编号，曾号，曾经为人人们所熟所熟悉和接受。因此，至今尚未改名。例如上海悉和接受。因此，至今尚未改名。例如上海树脂厂的脂厂的735树脂，相当于命名脂，相当于命名规定中的定中的001树脂；脂；724树脂相脂相当于命名当于命名规定中的定中的110树脂；脂；717树脂相当于命名脂相当于命名规定定中的中的201树脂等等。脂等等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.5 离子交换树脂的制备方法离子交换树脂的制备方法3.5.1 凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂 凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括
32、两大部两大部分：合成一种三维网状构造的大分子和衔接上分：合成一种三维网状构造的大分子和衔接上离子交离子交换基团。换基团。 详细方法，可先合成网状构造大分子，然详细方法，可先合成网状构造大分子，然后使之后使之溶胀，经过化学反响将交换基团衔接到大分子溶胀，经过化学反响将交换基团衔接到大分子上。也上。也可先将交换基团衔接到单体上，或直接采用带可先将交换基团衔接到单体上，或直接采用带有交换有交换基团的单体聚合成网状构造大分子的方法。基团的单体聚合成网状构造大分子的方法。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 1强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂的制脂的制备 强酸型阳离子交酸型阳离子交
33、换树脂脂绝大多数大多数为聚苯乙聚苯乙烯系骨系骨架，通常采用架，通常采用悬浮聚合法合成浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交脂，然后磺化接上交换基基团。 由上述反响由上述反响获得的球状共聚物称得的球状共聚物称为“白球。将白白球。将白球洗球洗净枯燥后，即可枯燥后，即可进展展衔接交接交换基基团的磺化反响。的磺化反响。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 将枯燥的白球用二将枯燥的白球用二氯乙乙烷或四或四氯乙乙烷、甲苯等有、甲苯等有机溶机溶剂溶溶胀，然后用，然后用浓硫酸或硫酸或氯磺酸等磺化。通常称磺酸等磺化。通常称磺化后的球状共聚物磺化后的球状共聚物为“黄球。黄球。第三章第三章 吸附分别
34、功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 含有含有SO3H交换基团的离子交换树脂称为氢型阳交换基团的离子交换树脂称为氢型阳离子交换树脂，其中离子交换树脂，其中H+为可自在活动的离子。由于它为可自在活动的离子。由于它们的储存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将们的储存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将它们与它们与NaOH反响而转化为反响而转化为Na型离子交换树脂。型离子交换树脂。Na型型树脂有较好的储存稳定性。树脂有较好的储存稳定性。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂的制脂的制备实例：例： 将将1 g BPO溶于溶于80 g苯乙苯乙烯与与
35、20 g二乙二乙烯基苯基苯纯度度50的混合的混合单体中。体中。搅拌下参与含有拌下参与含有5 g明胶的明胶的500 mL去离子水中，分散至所估去离子水中，分散至所估计的粒度。从的粒度。从70逐逐步升温至步升温至95，反响，反响810 h，得球状共聚物。，得球状共聚物。过滤、水洗后于水洗后于100120下烘干。即成下烘干。即成“白球。白球。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 将将100 g枯燥球状共聚物置于二枯燥球状共聚物置于二氯乙乙烷中溶中溶胀。加。加入入500 g浓硫酸硫酸98，于，于95100下加下加热磺化磺化510 h。反响。反响终了后，蒸去溶了后，蒸去溶剂，过剩的
36、硫酸用水剩的硫酸用水渐渐洗去。然后用洗去。然后用氢氧化氧化钠处置，使之置，使之转换成成Na型型树脂，脂，即得即得废品。品。 这种种树脂的交脂的交换容量容量约为5 mmol/g。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 2弱酸型阳离子交换树脂的制备弱酸型阳离子交换树脂的制备 弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架，弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架，因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。其中，其中，COOH即为交换基团。即为交换基团。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进展，故常采
37、用丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进展，故常采用其酯类单体进展聚合后再进展水解的方法来制备。其酯类单体进展聚合后再进展水解的方法来制备。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料弱酸型阳离子交弱酸型阳离子交换树脂的制脂的制备实例：例： 将将1 g BPO 溶于溶于90 g 丙丙烯酸甲酸甲酯和和10 g 二乙二乙烯基基苯的混合物中。苯的混合物中。搅拌下参与含有拌下参与含有0.050.1聚乙聚乙烯醇的醇的500 mL去离子水中，分散成所需的粒度。于去离子水中，分散成所需的粒度。于60下保温反响下保温反响510 h。反响。反响终了后冷却至室温，了后冷却至室温，过滤、水洗，于水洗，于100
38、下枯燥。下枯燥。 将将经枯燥的枯燥的树脂置于脂置于2 L浓度度为 l mol/L 的的氢氧化氧化钠乙醇溶液中，加乙醇溶液中，加热回流回流约10 h，然后冷却，然后冷却过滤，用，用水和稀水和稀盐酸洗酸洗涤，再用水洗，再用水洗涤数次，最后在数次，最后在100下下枯燥，即得枯燥，即得废品。品。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 3强碱型阴离子交换树脂的制备强碱型阴离子交换树脂的制备 强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交换基团，以聚苯乙烯作骨架。制备方法是：将聚苯乙换基团，以聚苯乙烯作骨架。制备方法是：将聚苯乙烯系白球进展氯甲基化
39、，然后利用苯环对位上的氯甲烯系白球进展氯甲基化，然后利用苯环对位上的氯甲基的活泼氯，定量地与各种胺进展胺基化反响。基的活泼氯，定量地与各种胺进展胺基化反响。 苯环可在路易氏酸如苯环可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催等催化化下，与氯甲醚氯甲基化。下，与氯甲醚氯甲基化。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 所得的中所得的中间产品通常称品通常称为“氯球。用球。用氯球可非球可非常常容易地容易地进展胺基化反响。展胺基化反响。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 型与型与型季胺型季胺类强
40、碱碱树脂的性脂的性质略有不同。略有不同。型的碱性很型的碱性很强，对OH离子的离子的亲合力小。当用合力小。当用NaOH再生再生时，效率很低，但其耐氧化性和，效率很低，但其耐氧化性和热稳定性定性较好。好。 型引入了型引入了带羟基的基的烷基，利用基，利用羟基吸基吸电子的特子的特性，降低了胺基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性，降低了胺基的碱性，再生效率提高。但其耐氧化性和性和热稳定性相定性相对较差。差。 由于由于氯甲基化毒性很大，故甲基化毒性很大，故树脂的消脂的消费过程中的程中的劳动维护是一是一艰苦苦问题。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料强碱型阴离子交碱型阴离子交换树脂制脂
41、制备实例：例： 将将1 g BPO 溶于溶于85 g 苯乙苯乙烯与与15 g 二乙二乙烯基苯的基苯的混合混合单体中，在体中，在搅拌下参与含有拌下参与含有0.050.1聚乙聚乙烯醇的醇的500 mL去离子水中，分散成所需的粒度。在去离子水中，分散成所需的粒度。在80下下搅拌反响拌反响510 h，得球粒聚合物。，得球粒聚合物。过滤洗洗涤后，于后，于100125下枯燥。下枯燥。 将所得聚合物在将所得聚合物在100 g二二氯乙乙烷中加中加热溶溶胀，冷却，冷却后参与后参与200 g 氯甲甲醚，50 g 无水无水ZnCl2，5055 下下加加热5 h。冷却后投入水中，分解。冷却后投入水中，分解过剩的剩的氯
42、甲甲醚，然后，然后过滤、水洗，并于、水洗，并于100下枯燥。下枯燥。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 取上述取上述氯甲基化甲基化树脂脂100 g，参与，参与500 mL 20二二甲基乙醇胺水溶液中，在甲基乙醇胺水溶液中，在60下胺化下胺化4h。冷却后，。冷却后，过滤水洗数次，用稀水洗数次，用稀盐酸洗酸洗涤一次，再用水洗一次，再用水洗涤数次，数次，枯燥后即得枯燥后即得型型强碱型阴离子交碱型阴离子交换树脂。脂。 假假设以三甲胺水溶液替代二甲基乙醇胺水溶液以三甲胺水溶液替代二甲基乙醇胺水溶液进展展胺化，那么可得胺化，那么可得型型强碱型阴离子交碱型阴离子交换树脂。脂。第三章第
43、三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 4弱碱型阴离子交弱碱型阴离子交换树脂的制脂的制备 用用氯球与伯胺、仲胺或叔胺球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物化合物进展胺化反展胺化反应，可得弱碱离子交，可得弱碱离子交换树脂。但由于制脂。但由于制备氯球球过程的程的毒性毒性较大，如今消大，如今消费中已中已较少采用少采用这种方法。种方法。 利用利用羧酸酸类基基团与胺与胺类化合物化合物进展展酰胺化反响，胺化反响，可制得含可制得含酰胺基胺基团的弱碱型阴离子交的弱碱型阴离子交换树脂。例如将脂。例如将交交联的聚丙的聚丙烯酸甲酸甲酯在二乙在二乙烯基苯或苯乙基苯或苯乙酮中溶中溶胀，然后在然后在130150下与多乙
44、下与多乙烯多胺反响，构成多胺多胺反响，构成多胺树脂。再用甲脂。再用甲醛或甲酸或甲酸进展甲基化反响，可展甲基化反响，可获得性能良得性能良好的叔胺好的叔胺树脂。脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料弱碱型阴离子交弱碱型阴离子交换树脂制脂制备实例：例： 将将1 g BPO 溶于溶于88 g 丙丙烯酸乙酸乙酯和和12 g 二乙二乙烯基基苯苯纯度度55的混合的混合单体中，在体中，在搅拌下参与含有拌下参与含有0.1聚乙聚乙烯醇的醇的240 g去离子水中，分散成所需的粒度。去离子水中，分散成所需的粒度。加加热至至7580，搅拌
45、聚合拌聚合4 h，产物用水洗物用水洗涤后，在后，在110下枯燥下枯燥16 h。 将上述将上述l00 g球状球状树脂与脂与300 g二乙撑三胺混合，在二乙撑三胺混合，在157182下反响下反响5 h。冷却后用水充分洗。冷却后用水充分洗涤、过滤、枯燥，得到交枯燥，得到交换容量容量为6.4 mmol/g的弱碱型阴离子交的弱碱型阴离子交换树脂。脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.5.2 大孔型离子交换树脂大孔型离子交换树脂 大孔型离子交换树脂的特点是在树脂内部存在大大孔型离子交换树脂的特点是在树脂内部存在大量的毛细孔。无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀量的毛细孔。无论树脂
46、处于干态或湿态、收缩或溶胀时，这种毛细孔都不会消逝。凝胶型离子交换树脂中时，这种毛细孔都不会消逝。凝胶型离子交换树脂中的分子间隙为的分子间隙为24nm，而大孔型树脂中的毛细孔直径，而大孔型树脂中的毛细孔直径可达几可达几nm至几千至几千nm。分子间隙为。分子间隙为2nm的离子交换树的离子交换树脂的比外表积约为脂的比外表积约为l m2/g，而，而20nm孔径的大孔型树脂孔径的大孔型树脂的比外表积高达几千的比外表积高达几千m2/g。假设在大孔骨架上衔接上。假设在大孔骨架上衔接上交交换功能基团，就成为大孔型离子交换树脂。换功能基团，就成为大孔型离子交换树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功
47、能高分子资料料 凝胶型离子交凝胶型离子交换树脂除了有在干脂除了有在干态和非水系和非水系统中中不能运用的缺陷外，不能运用的缺陷外，还存在一个存在一个严重的缺陷，即使用重的缺陷，即使用中会中会产生生“中毒景象。所中毒景象。所谓的中毒是指其在运用了一的中毒是指其在运用了一段段时间后，会失去离子交后，会失去离子交换功能景象。研功能景象。研讨阐明，明，这是由于苯乙是由于苯乙烯与二乙与二乙烯基苯的共聚特性呵斥的。基苯的共聚特性呵斥的。 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 在共聚在共聚过程中，二乙程中，二乙烯基苯的自聚速率大于与苯基苯的自聚速率大于与苯乙乙烯共聚，因此在聚合初期，共聚
48、，因此在聚合初期，进入共聚物的二乙入共聚物的二乙烯基基苯苯单元比例元比例较高，而聚合后期，二乙高，而聚合后期，二乙烯基苯基苯单体已基体已基本耗本耗费完，反响主要完，反响主要为苯乙苯乙烯的自聚。的自聚。结果，球状果，球状树脂内部的交脂内部的交联密度不同，外疏内密。密度不同，外疏内密。 在离子交在离子交换树脂运用中，体脂运用中，体积较大的离子分散大的离子分散进入入树脂内部。而在再生脂内部。而在再生时，由于外疏内密的构造，由于外疏内密的构造，较大离子会卡在分子大离子会卡在分子间隙中，不易与可挪隙中，不易与可挪动离子离子发生交生交换，最，最终失去交失去交换功能，呵斥功能，呵斥树脂脂“中毒景象。大孔中毒
49、景象。大孔型离子交型离子交换树脂不存在外疏内密的构造，从而抑制了脂不存在外疏内密的构造，从而抑制了中毒景象。中毒景象。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基本一样。重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离本一样。重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离子交换树脂相比，制备中有两个最大的不同之处：一子交换树脂相比，制备中有两个最大的不同之处：一是二乙烯基苯含量大大添加，普通达是二乙烯基苯含量大大添加，普通达85以上；二是以上；二是在制备中参与致孔剂。在制备中参与致孔剂。 致孔剂可分为两大类：一类
50、为聚合物的良溶剂，致孔剂可分为两大类：一类为聚合物的良溶剂，又称溶胀剂；另一类为聚合物的不良溶剂，即单体的又称溶胀剂；另一类为聚合物的不良溶剂，即单体的溶剂，聚合物的沉淀剂。溶剂，聚合物的沉淀剂。 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 良溶剂如甲苯，共聚物的链节在甲苯中伸展。随良溶剂如甲苯，共聚物的链节在甲苯中伸展。随交联程度提高，共聚物逐渐固化，聚合物和良溶剂开交联程度提高，共聚物逐渐固化，聚合物和良溶剂开始出现相分别。聚合完成后，抽提去除溶剂，那么在始出现相分别。聚合完成后，抽提去除溶剂，那么在聚聚合物骨架上留下多孔构造。合物骨架上留下多孔构造。 不良溶剂如脂肪醇，它
51、们是单体的溶剂，聚合物不良溶剂如脂肪醇，它们是单体的溶剂，聚合物的沉淀剂。共聚物分子随聚合的进展逐渐卷缩，构成的沉淀剂。共聚物分子随聚合的进展逐渐卷缩，构成细小的分子圆球，圆球之间经过分子链相互缠结。因细小的分子圆球，圆球之间经过分子链相互缠结。因此，这种大孔型树脂仿佛是由一簇葡萄状小球组成。此，这种大孔型树脂仿佛是由一簇葡萄状小球组成。普通来说，由不良溶剂致孔的大孔型树脂比良溶剂致普通来说，由不良溶剂致孔的大孔型树脂比良溶剂致孔的大孔型树脂有较大的孔径和较小的比外表积。孔的大孔型树脂有较大的孔径和较小的比外表积。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 经过对两种致孔剂的选
52、择和配合，可以获得各种经过对两种致孔剂的选择和配合，可以获得各种规格的大孔型树脂。例如。将规格的大孔型树脂。例如。将100己烷作致孔剂，己烷作致孔剂，产物的比外表积为产物的比外表积为90m2/g，孔径为，孔径为43nm。而改为。而改为15甲苯和甲苯和85己烷混合物作致孔剂，孔径降至己烷混合物作致孔剂，孔径降至13.5nm，而产物的比外表积提高到而产物的比外表积提高到171m2/g 。 假设在上述树脂中衔接上各种交换基团，就得到假设在上述树脂中衔接上各种交换基团，就得到各种规格的大孔型离子交换树脂。各种规格的大孔型离子交换树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.6 其
53、它类型的离子交换树脂其它类型的离子交换树脂3.6.1 氧化复原树脂氧化复原树脂 氧化复原树脂也称电子交换树脂，指带有氧化复原树脂也称电子交换树脂，指带有能与周能与周围活性物质进展电子交换、发生氧化复原反响围活性物质进展电子交换、发生氧化复原反响的一类的一类树脂。树脂。 在交换过程中，树脂失去电子，由原来的在交换过程中，树脂失去电子，由原来的复原形复原形式转变为氧化方式，而周围的物质被复原。典式转变为氧化方式，而周围的物质被复原。典型例子型例子如下：如下： 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 氧化复原树脂的制备方法
54、与其他离子交换树脂类氧化复原树脂的制备方法与其他离子交换树脂类似，可以将带有氧化复原基团的单体经过连锁聚合或似，可以将带有氧化复原基团的单体经过连锁聚合或逐渐聚合制得，也可将一些单体先制成高分子骨架，逐渐聚合制得，也可将一些单体先制成高分子骨架，然后经过高分子的基团反响，引入氧化复原基团来制然后经过高分子的基团反响，引入氧化复原基团来制取。当然也可经过天然高分子改性获得。取。当然也可经过天然高分子改性获得。 重要的氧化复原树脂包括氢醌类、琉基类、吡啶重要的氧化复原树脂包括氢醌类、琉基类、吡啶类、二茂铁类、吩噻嗪类等多种类型。类、二茂铁类、吩噻嗪类等多种类型。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸
55、附分别功能高分子资料料 1氢醌类氢醌类 氢醌、萘醌、葸醌等都可经过与醛类化合物进展氢醌、萘醌、葸醌等都可经过与醛类化合物进展聚合而得到氧化复原树脂，也可经过本身带酚基的乙聚合而得到氧化复原树脂，也可经过本身带酚基的乙烯基化合物聚合得到氧化复原树脂。烯基化合物聚合得到氧化复原树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 2巯基类巯基类 巯基类氧化复原树脂普通是以苯乙烯巯基类氧化复原树脂普通是以苯乙烯-二乙烯基苯二乙烯基苯共聚物为骨架，经过化学反响引入琉基得到的。共聚物为骨架，经过化学反响引入琉基得到的。第三章第三章 吸
56、附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 4二茂铁类二茂铁类 二茂铁类化合物是良好的氧化复原剂。在乙烯基二茂铁类化合物是良好的氧化复原剂。在乙烯基单体中引入二茂铁，再经过自在基聚合，即可得到氧单体中引入二茂铁，再经过自在基聚合，即可得到氧化复原树脂。化复原树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.6.2 两性树脂两性树脂 将阴、阳两种离子交换树脂配合，可以除去溶液将阴、阳两种离子交换树脂配合，可以除去溶液中的阴、阳离子，到达去盐的目的。但在再生时，也中的阴、阳离子，到达去盐的目的。但在再生时，也需求将两种树脂分别用酸、碱处置，手续较繁琐。为需求将两种树脂分别用酸、碱
57、处置，手续较繁琐。为了抑制这些缺陷，研制了将阴、阳交换基团衔接在同了抑制这些缺陷，研制了将阴、阳交换基团衔接在同一树脂骨架上的两性树脂。一树脂骨架上的两性树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 两性树脂中的两种功能基团是以共价键衔接在树两性树脂中的两种功能基团是以共价键衔接在树脂骨架上的，相互靠得较近，呈中和形状。但遇到溶脂骨架上的，相互靠得较近，呈中和形状。但遇到溶液中的离子时，却能起交换作用。树脂运用后，只需液中的离子时，却能起交换作用。树脂运用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的方式。大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的方式。 两性树脂不仅可用于分别
58、溶液中的盐类和有机两性树脂不仅可用于分别溶液中的盐类和有机物，还可作为缓冲剂，调理溶液的酸碱性。物，还可作为缓冲剂，调理溶液的酸碱性。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 如今，人如今，人们还开开发了一种所了一种所谓“蛇蛇笼树脂。在脂。在这类树脂中，分脂中，分别含有两种聚合物，一种含有两种聚合物，一种带有阳离子交有阳离子交换基基团，一种，一种带有阴离子交有阴离子交换基基团。其中一种聚合物。其中一种聚合物是交是交联的，而另一种是的，而另一种是线型的，恰似蛇被关在型的，恰似蛇被关在笼网网中，不能漏出，故中，不能漏出，故笼统地称地称为“蛇蛇笼树脂。在蛇脂。在蛇笼树脂中，可以是交
59、脂中，可以是交联的阴离子的阴离子树脂脂为笼，线型的阳离子型的阳离子树脂脂为蛇，也可以是交蛇，也可以是交联的阳离子的阳离子树脂脂为笼，线型的型的阴离子阴离子树脂脂为蛇。蛇。 蛇蛇笼树脂的特性与两性脂的特性与两性树脂脂类似，也可似，也可经过水洗水洗而再生。而再生。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 两性树脂通常是经过将分别带有阴、阳离子交换两性树脂通常是经过将分别带有阴、阳离子交换基团的两种单体共聚而制得的，而蛇笼树脂那么是先基团的两种单体共聚而制得的，而蛇笼树脂那么是先将将一种单体进展体型聚合，然后将此体型聚合物在某种一种单体进展体型聚合，然后将此体型聚合物在某种溶剂中溶
60、胀，再将另一种单体在此溶胀聚合物中进展溶剂中溶胀，再将另一种单体在此溶胀聚合物中进展聚合制得的，相当于一种半互穿网络体系。聚合制得的，相当于一种半互穿网络体系。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.6.3 热再生树脂热再生树脂 离子交换树脂的最大缺乏是需求用酸碱再生。为离子交换树脂的最大缺乏是需求用酸碱再生。为了抑制这种缺陷，曾经发明了两性树脂。但普通的两了抑制这种缺陷，曾经发明了两性树脂。但普通的两性树脂再生时需用大量的水淋洗，仍觉不够方便。为性树脂再生时需用大量的水淋洗，仍觉不够方便。为此，澳大利亚的科学家发明了能用热水简单再生的热此，澳大利亚的科学家发明了能用热水
61、简单再生的热再生树脂。再生树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 热再生再生树脂脂实践上也是一种两性践上也是一种两性树脂，在同一脂，在同一树脂骨架中脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交有弱酸性和弱碱性离子交换基基团。这种种树脂在室温下可以吸附脂在室温下可以吸附NaCl等等盐类，而在，而在7080下可下可以把以把盐重新脱附下来，从而到达脱重新脱附下来，从而到达脱盐和再生的目的。和再生的目的。 热再生再生树脂的任脂的任务原理如下：原理如下： 在室温下，在室温下，树脂与脂与盐溶液接触，反响向右溶液接触，反响向右进展，展，羧酸基中的酸基中的H+转移到弱碱性的胺基上，构成移到弱碱性
62、的胺基上，构成铵盐。羧酸根离子起了阳离子交酸根离子起了阳离子交换基基团的作用，弱碱性基的作用，弱碱性基团那那么么与水中的与水中的Cl及及羧酸基酸基转移来的移来的H+构成构成盐。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 这种由弱酸和弱碱构成的种由弱酸和弱碱构成的盐的平衡的平衡对热非常敏非常敏感。当加感。当加热到到80左右左右时，水的解离大，水的解离大约比在比在25时高高30倍。大量生成的倍。大量生成的H+和和OH离子抑制了离子抑制了树脂原来脂原来的解离，使的解离，使树脂中交脂中交换基基团构成的构成的盐的水解，从而平的水解，从而平衡向左挪衡向左挪动，好似外加了酸或碱一，好似外加了
63、酸或碱一样，到达了再生的，到达了再生的目的。目的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 热再生再生树脂的任脂的任务原理并不复原理并不复杂，但，但对树脂及有脂及有关操作要求却是很关操作要求却是很严厉的。的。树脂的骨架构造、交脂的骨架构造、交换基基团种种类、数量、分布情况、离子的、数量、分布情况、离子的亲和力、体系的和力、体系的pH值以及运用温度等，都是成以及运用温度等，都是成败的关的关键。因此，目前制。因此，目前制备的的热再生再生树脂交脂交换容量容量较小，小，仅0.10.3 mmol/g，有待于有待于进步研步研讨改善。改善。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分
64、子资料料3.6.4 螯合树脂螯合树脂 为顺应各行各业的特殊需求，开展了各种具有特为顺应各行各业的特殊需求，开展了各种具有特殊功能基团的离子交换树脂，螯合树脂就是对分别重殊功能基团的离子交换树脂，螯合树脂就是对分别重金属、贵金属应运而生的树脂。金属、贵金属应运而生的树脂。 在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配价键的特点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物价键的特点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物以基团的方式衔接到高分子链上，就得到螯合树脂。以基团的方式衔接到高分子链上，就得到螯合树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料
65、从构造上分类，螯合树脂可分为侧链型和主链型从构造上分类，螯合树脂可分为侧链型和主链型两类。从原料来分类，那么可分为天然的如纤维素、两类。从原料来分类，那么可分为天然的如纤维素、海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质等和人工海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质等和人工合成的两类。合成的两类。 螯合树脂分别金属离子的原理如下式所示。螯合树脂分别金属离子的原理如下式所示。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 式中，式中，ch为功能基团，对某些金属离子有特定的为功能基团，对某些金属离子有特定的络合才干，因此能将这些金属离子与其他金属离子别络合才干，因此能将这些金属离子与其他金属离子
66、别分开来。分开来。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 螯合树脂由于具有特殊的选择分别功能，很有发螯合树脂由于具有特殊的选择分别功能，很有发展出路。已研讨胜利的有展出路。已研讨胜利的有30多种类型的产品，但目前多种类型的产品，但目前真正实现了工业化的产品并不多。下面引见一些最常真正实现了工业化的产品并不多。下面引见一些最常用的种类。用的种类。 1胺基羧酸类胺基羧酸类EDTA类类 乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸EDTA是分析化学中最常用的是分析化学中最常用的分析试剂。它能在不同条件下与不同的金属离子络分析试剂。它能在不同条件下与不同的金属离子络合，具有很好的选择性。仿照其构造合成
67、出来的螯合合，具有很好的选择性。仿照其构造合成出来的螯合树脂也具有良好的选择性。例如，下面两种构造的树树脂也具有良好的选择性。例如，下面两种构造的树脂就是运用非常胜利的螯合树脂。脂就是运用非常胜利的螯合树脂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 EDTA类螯合螯合树脂可脂可经过许多途径制得。多途径制得。图33是它是它们的主要制的主要制备方法。方法。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料图33 EDTA类螯合螯合树脂的制脂的制备道路道路第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 这类螫合树脂在这类螫合树脂在pH = 5时，对时，对Cu2+
68、的最高吸附容的最高吸附容量为量为0.62 mmol/g，可用，可用HClO4溶液解吸。在溶液解吸。在pH = 1.3时时,对对Hg2+ 的最高吸附容量为的最高吸附容量为1.48 mmol/g。可见对特。可见对特种贵金属有很好的选择分别性。种贵金属有很好的选择分别性。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 2肟类肟类 肟类化合物能与金属镍肟类化合物能与金属镍Ni构成络合物。在树构成络合物。在树脂骨架中引入二肟基团构成肟类螫合树脂，对脂骨架中引入二肟基团构成肟类螫合树脂，对Ni等金等金属有特殊的吸附性。肟类螫合树脂的制备方法如下：属有特殊的吸附性。肟类螫合树脂的制备方法如下：第
69、三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 肟基近旁带有酮基、胺基、羟基时，可提高肟基肟基近旁带有酮基、胺基、羟基时，可提高肟基的络合才干因此，肟类螫合树脂常以酮肟、酚肟、的络合才干因此，肟类螫合树脂常以酮肟、酚肟、胺肟等方式出现，吸附性能优于单纯的肟类树脂。胺肟等方式出现，吸附性能优于单纯的肟类树脂。 酮肟：酮肟：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 酚肟：酚肟： 胺肟：胺肟：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 肟类螯合树脂与肟类螯合树脂与Ni的络合反响如下式所示：的络合反响如下式所示：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能
70、高分子资料料 38羟基基喹啉啉类 8羟基基喹啉是有机合成和分析化学中常用的啉是有机合成和分析化学中常用的络合物。将其引入高分子骨架中，就构成具有特殊合物。将其引入高分子骨架中，就构成具有特殊络合合才干的才干的8羟基基喹啉螫合啉螫合树脂。脂。 8羟基基喹啉螫合啉螫合树脂能脂能选择吸附多种吸附多种贵金属离金属离子，如子，如对Cr2+，Ni2+，Zn2+等离子的吸附容量可高等离子的吸附容量可高达达2.39 2.99 mmol/g。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 4聚乙烯基吡啶类聚乙烯基吡啶类 高分子骨架中带有吡啶
71、基团时，对高分子骨架中带有吡啶基团时，对Cu2+，Ni2+，Zn2+等金属离子有特殊的络合功能。假设在氮原子附等金属离子有特殊的络合功能。假设在氮原子附近近带有羧基时，其作用更为明显。这类整合树脂的构造带有羧基时，其作用更为明显。这类整合树脂的构造有以下几种类型：有以下几种类型：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.7 离子交换树脂和吸附树脂的功能离子交换树脂和吸附树脂的功能 离子交换树脂最主要的功能是离子交换，离子交换树脂最主要的功能是离子交换，此外，此外，它还具有吸附、催化、脱水等功能。吸附树脂它还具有吸附、
72、催化、脱水等功能。吸附树脂那么以其那么以其宏大的外表积而具有优良的吸附性为其主要功宏大的外表积而具有优良的吸附性为其主要功能。能。3.7.1 离子交换功能离子交换功能 离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，它离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，它们可发们可发生以下三种类型的离子交换反响。生以下三种类型的离子交换反响。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 中和反响：中和反响：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 复分解反响：复分解反响：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 中性盐反响：中性盐反响：第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分
73、别功能高分子资料料 从上面的反响可见，一切的阳离子交换树脂和阴从上面的反响可见，一切的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂均可进展中和反响和复分解反响。仅由离子交换树脂均可进展中和反响和复分解反响。仅由于交换功能基团的性质不同，交换才干有所不同。中于交换功能基团的性质不同，交换才干有所不同。中性盐反响那么仅在强酸型阳离子交换树脂和强碱型离性盐反响那么仅在强酸型阳离子交换树脂和强碱型离子子交换树脂的反响中发生。交换树脂的反响中发生。 一切上述反响均是平衡可逆反响，这正是离子交一切上述反响均是平衡可逆反响，这正是离子交换树脂可以再生的本质。只需控制溶液的换树脂可以再生的本质。只需控制溶液的pH值、离子值
74、、离子浓度和温度等要素，就可使反响向逆向进展，到达再浓度和温度等要素，就可使反响向逆向进展，到达再生的目的。生的目的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.7.2 吸附功能吸附功能 无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，还是吸附无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，还是吸附树脂相对来说，均具有很大的比外表积。根据外表化树脂相对来说，均具有很大的比外表积。根据外表化学的原理，外表具有吸附才干。原那么上讲，任何物学的原理，外表具有吸附才干。原那么上讲，任何物质质均可被外表所吸附，随外表性质、外表力场的不同，均可被外表所吸附，随外表性质、外表力场的不同，吸附具有一定的选择性。吸附具有
75、一定的选择性。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 吸附功能不同于离子交吸附功能不同于离子交换功能，吸附量的大小和功能，吸附量的大小和吸附的吸附的选择性，决性，决议于于诸多要素，其中最主要决多要素，其中最主要决议于于外表的极性和被吸附物外表的极性和被吸附物质的极性。吸附是范德的极性。吸附是范德华力的力的作用，因此是可逆的，可用适当的溶作用，因此是可逆的，可用适当的溶剂或适当的温度或适当的温度使之解吸。使之解吸。 图34是是氢型型强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂从水醇混合脂从水醇混合溶液中吸附不同种溶液中吸附不同种类醇的行醇的行为。由。由图可可见，对烷基越基越大的醇，吸附性
76、越好。大的醇，吸附性越好。这是由于是由于树脂外表的非极性大脂外表的非极性大分子与醇中分子与醇中烷基的基的亲和力不同所引起的。和力不同所引起的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料图34 离子交离子交换树脂脂对醇的吸附行醇的吸附行为树脂中醇的浓度吸附量丁醇乙醇甲醇溶液中醇的浓度第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交换树脂的吸附功能随树脂比外表积的增大离子交换树脂的吸附功能随树脂比外表积的增大而增大。因此，大孔型树脂的吸附才干远远大于凝胶而增大。因此，大孔型树脂的吸附才干远远大于凝胶型树脂。大孔型树脂不仅可以从极性溶剂中吸附弱极型树脂。大孔型树脂不
77、仅可以从极性溶剂中吸附弱极性或非极性的物质，而且可以从非极性溶剂中吸附弱性或非极性的物质，而且可以从非极性溶剂中吸附弱极性的物质，也可对气体进展选择吸附。极性的物质，也可对气体进展选择吸附。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.7.3 脱水功能脱水功能 强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂中的脂中的SO3H基基团是是强极极性基性基团，相当于，相当于浓硫酸，有很硫酸，有很强的吸水性。枯燥的的吸水性。枯燥的强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂可用作有机溶脂可用作有机溶剂的脱水的脱水剂。图35是以是以强酸型阳离子交酸型阳离子交换树脂作脂作为脱水脱水剂，对各种各种有机溶有机溶剂进展脱水
78、的展脱水的实验曲曲线。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料图35 离子交离子交换树脂脂对不同溶不同溶剂的脱水作用的脱水作用0.0010.10.01树脂中的水分溶剂中残留水分ppm1101001000克水/克树脂4321 1 氯仿 2 苯 3 三氯乙烯 4 二氯乙烷第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.7.4 催化功能催化功能 小分子酸和碱是许多有机化学反响和聚合反响的小分子酸和碱是许多有机化学反响和聚合反响的催化剂。离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可催化剂。离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可对许多化学反响起催化作用。与低分子酸碱相比，离对许
79、多化学反响起催化作用。与低分子酸碱相比，离子交换树脂催化剂具有易于分别、不腐蚀设备、不污子交换树脂催化剂具有易于分别、不腐蚀设备、不污染环境、产品纯度高、后处置简单等优点。如用强酸染环境、产品纯度高、后处置简单等优点。如用强酸型阳离于交换树脂可作为酯化反响的催化剂。型阳离于交换树脂可作为酯化反响的催化剂。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 利用大孔型树脂的强吸附功能，将易于分解失效利用大孔型树脂的强吸附功能，将易于分解失效的催化剂从的催化剂从AlC13等吸附在微孔中。在反响过程中那等吸附在微孔中。在反响过程中那么么逐渐释放出来以提高催化剂的效率。这也归属于树脂逐渐释放出
80、来以提高催化剂的效率。这也归属于树脂的催化功能。的催化功能。 除了上述几个功能外，离子交换树脂和大孔型吸除了上述几个功能外，离子交换树脂和大孔型吸附树脂还具有脱色、作载体等功能。附树脂还具有脱色、作载体等功能。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.8 离子交换树脂的质量控制离子交换树脂的质量控制 1交换容量交换容量 离子交换树脂的交换容量是指单位质离子交换树脂的交换容量是指单位质量或单位体量或单位体积树脂可交换的离子基团的数量的才干。积树脂可交换的离子基团的数量的才干。 树脂的交换容量与其实践所含的离子树脂的交换容量与其实践所含的离子基团的数量基团的数量并不一定一致，由
81、于树脂上的离子集团并并不一定一致，由于树脂上的离子集团并不一定会全不一定会全部进展离子交换，可交换的基团的比例根部进展离子交换，可交换的基团的比例根据测试条件据测试条件不同而异。根据测定方法不同，有湿基全不同而异。根据测定方法不同，有湿基全交换容量、交换容量、全交换容量、任务交换容量模拟实践运全交换容量、任务交换容量模拟实践运用条件测得用条件测得的柱交换容量等。的柱交换容量等。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 2强度强度 交换树脂的强度用磨后圆球率来考核。树脂验收交换树脂的强度用磨后圆球率来考核。树脂验收规范规定磨后圆球率大于等于规范规定磨后圆球率大于等于90为合格的
82、目的。为合格的目的。 3溶出物溶出物 溶出物是指树脂中的低聚物以及残留反响物，通溶出物是指树脂中的低聚物以及残留反响物，通常是一些可溶性的有机物。在运用中，这些有机物会常是一些可溶性的有机物。在运用中，这些有机物会逐渐溶出，影响水质并污染树脂。对于溶出物应力求逐渐溶出，影响水质并污染树脂。对于溶出物应力求在消费过程中得四处置，而不应只经过运用前预处置在消费过程中得四处置，而不应只经过运用前预处置来减少。来减少。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 4粒径粒径 离子交换树脂的颗粒大小可用粒径表示。我国通离子交换树脂的颗粒大小可用粒径表示。我国通用工业离子交换树脂的粒径范围为
83、用工业离子交换树脂的粒径范围为0.3151.2 mm。 除了用粒径范围表示粒度外，还常用有效粒径和除了用粒径范围表示粒度外，还常用有效粒径和均一系数来描画离子交换树脂的粒径。有效粒径为保均一系数来描画离子交换树脂的粒径。有效粒径为保留留90树脂样品湿态的筛孔孔径，以树脂样品湿态的筛孔孔径，以mm表示；表示；均一系数为保管均一系数为保管40树脂样品湿态的筛孔孔径与树脂样品湿态的筛孔孔径与有效粒径之比值。均一系数为表示粒径均一程度的参有效粒径之比值。均一系数为表示粒径均一程度的参数，其数值愈小，那么表示颗粒大小愈均匀。数，其数值愈小，那么表示颗粒大小愈均匀。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分
84、别功能高分子资料料 5树脂的含水量树脂的含水量 离子交换树脂的运用绝大部分是在水溶液中进展离子交换树脂的运用绝大部分是在水溶液中进展的。水分子一方面可使树脂上的离子化基团和欲交换的。水分子一方面可使树脂上的离子化基团和欲交换的化合物分子离子化，以便进展交换；另一方面水使的化合物分子离子化，以便进展交换；另一方面水使树脂溶胀，使凝胶树脂或大孔树脂的凝胶部分产生凝树脂溶胀，使凝胶树脂或大孔树脂的凝胶部分产生凝胶孔，以便离子能以适当的速度在其中分散。所以离胶孔，以便离子能以适当的速度在其中分散。所以离子交换树脂必需具有良好的吸水性。但树脂在储存过子交换树脂必需具有良好的吸水性。但树脂在储存过程的含水
85、量不能太大，否那么会降低其机械强度和体程的含水量不能太大，否那么会降低其机械强度和体积积交换容量。离子交换树脂的含水量普通为交换容量。离子交换树脂的含水量普通为3080，随树脂的种类和用途而变。，随树脂的种类和用途而变。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 6比外表积、孔容、孔度、孔径和孔径分布比外表积、孔容、孔度、孔径和孔径分布 比外表积主要指大孔树脂的内外表积。大孔树脂比外表积主要指大孔树脂的内外表积。大孔树脂的比外表积常在的比外表积常在11000m2/g之间。相比之下，树脂之间。相比之下，树脂的外外表积是非常小的的外外表积是非常小的(约约0.1m2/g)，且变化不大
86、。，且变化不大。 孔容是指单位质量树脂的孔体积。孔容是指单位质量树脂的孔体积。 孔度为树脂的孔容占树脂总体积的百分比。孔度为树脂的孔容占树脂总体积的百分比。 孔径是将树脂内孔穴近似看作圆柱形时的直径。孔径是将树脂内孔穴近似看作圆柱形时的直径。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 上述参数之间的相互关系如下：上述参数之间的相互关系如下：313233式中，式中，Vp为孔容孔容(mL/g)，a和和T为树脂的表脂的表观密度密度和骨架密度和骨架密度(g/mL)，P为孔度；孔度；S为比外表比外表积(m2/g)，d为平均孔径平均孔径(nm)。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功
87、能高分子资料料 树脂的比外表脂的比外表积常采用低温氮吸附常采用低温氮吸附脱附等温脱附等温线法法BET法和法和压汞法汞法测定。丈量范定。丈量范围为11500 m2/g。压汞法同汞法同时还可可测定孔容、平均孔径和孔径分定孔容、平均孔径和孔径分布等参布等参 数，运用数，运用较为方便。此外，孔容方便。此外，孔容还可可经过毛毛细管凝聚法、湿管凝聚法、湿态树脂枯燥法等脂枯燥法等测定；孔径分布定；孔径分布还可通可通过X射射线小角散射法、小角散射法、热孔孔计法、反相体法、反相体积排阻色排阻色谱法等方法法等方法测定。定。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.9 离子交换树脂和吸附树脂的运
88、用离子交换树脂和吸附树脂的运用3.9.1 离子交换树脂的运用离子交换树脂的运用 1水处置水处置 水处置包括水质的软化、水的脱盐和高纯水处置包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制水的制备等。水处置是离子交换树脂最根本的用途之备等。水处置是离子交换树脂最根本的用途之一。如一。如下面是去离子水的制备安装。下面是去离子水的制备安装。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 2冶金工业冶金工业 离子交换是冶金工业的重要单元操作之一。在离子交换是冶金工业的重要单元操作之一。在铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵铀、钍等超铀
89、元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分别、提纯和回收方面，离子交换金属和过渡金属的分别、提纯和回收方面，离子交换树脂均起着非常重要的作用。树脂均起着非常重要的作用。 离子交换树脂还可用于选矿。在矿浆中参与离子离子交换树脂还可用于选矿。在矿浆中参与离子交换树脂可改动矿浆中水的离子组成，使浮选剂更有交换树脂可改动矿浆中水的离子组成，使浮选剂更有利于吸附所需求的金属，提高浮选剂的选择性和选矿利于吸附所需求的金属，提高浮选剂的选择性和选矿效率。效率。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 3原子能工业原子能工业 离子交换树脂在原子能工业上的运用包括核燃离子交换树脂在原
90、子能工业上的运用包括核燃料的分别、提纯、精制、回收等。用离子交换树脂制料的分别、提纯、精制、回收等。用离子交换树脂制备高纯水，是核动力用循环、冷却、补给水供应的唯备高纯水，是核动力用循环、冷却、补给水供应的唯一手段。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射一手段。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处置的主要方法。性污染处置的主要方法。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 4 海洋资源利用海洋资源利用 利用离子交换树脂，可从许多海洋生物例如海利用离子交换树脂，可从许多海洋生物例如海带中提取碘、溴、镁等重要化工原料。在海洋航行带中提取碘、溴、镁等重要化工原料。在海洋航
91、行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水是非常经和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水是非常经济和方便的。济和方便的。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 5化学工业化学工业 离子交换树脂在化学实验、化工消费上曾经和蒸离子交换树脂在化学实验、化工消费上曾经和蒸馏、结晶、萃取和过滤一样，成为重要的单元操作，馏、结晶、萃取和过滤一样，成为重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分别、提纯，浓缩普遍用于多种无机、有机化合物的分别、提纯，浓缩和回收等。和回收等。 离子交换树脂用作化学反响催化剂，可大大提高离子交换树脂用作化学反响催化剂，可大大提高催化效率，简化后处置操作，防
92、止设备的腐蚀。催化效率，简化后处置操作，防止设备的腐蚀。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 离子交换树脂的功能基衔接上作为试剂的基团离子交换树脂的功能基衔接上作为试剂的基团后，可以当作有机合成的试剂，成为高分子试剂，用后，可以当作有机合成的试剂，成为高分子试剂，用来制备许多新的化合物。这种方法具有控制及分别容来制备许多新的化合物。这种方法具有控制及分别容易、副产物少、纯度高等特点。目前在有机化合物的易、副产物少、纯度高等特点。目前在有机化合物的酰化、过氧化、溴化二硫化物的复原、大环化合物的酰化、过氧化、溴化二硫化物的复原、大环化合物的合成、肽链的增长、不对称碳化合物的合
93、成、羟基的合成、肽链的增长、不对称碳化合物的合成、羟基的氧化等方面都已获得显著的效果。氧化等方面都已获得显著的效果。 强酸型阳离子交换树脂能剧烈吸水，可用作枯燥强酸型阳离子交换树脂能剧烈吸水，可用作枯燥剂，吸收有机溶剂或气体中的水分。剂，吸收有机溶剂或气体中的水分。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 6食品工业食品工业 离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的运用。特别在酒料、调味品等食品加工中都有广泛的运用。特别在酒类消费中，利用离子交换树脂改良水质、进展酒的脱类消费中，利用离子交换树脂改良水质、
94、进展酒的脱色、去浑、去除酒中的酒石酸、水杨酸等杂质，提高色、去浑、去除酒中的酒石酸、水杨酸等杂质，提高酒的质量。酒类经过离子交换树脂的去铜、锰、铁等酒的质量。酒类经过离子交换树脂的去铜、锰、铁等离子，可以添加储存稳定性。经处置后的酒，香味离子，可以添加储存稳定性。经处置后的酒，香味纯，透明度好，稳定性可靠，是各种酒类消费中不可纯，透明度好，稳定性可靠，是各种酒类消费中不可短少的一项工艺步骤。短少的一项工艺步骤。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 用离子交换树脂可调理乳品的组成，添加乳液的用离子交换树脂可调理乳品的组成，添加乳液的稳定性，延伸存放时间。此外，用离子交换树脂
95、来调稳定性，延伸存放时间。此外，用离子交换树脂来调节牛奶中钙的含量，除去乳品中离子性杂质，如锶节牛奶中钙的含量，除去乳品中离子性杂质，如锶(Sr)、碘、碘(I2)等污染物，均是很胜利的。等污染物，均是很胜利的。 在味精消费中，利用离子交换树脂对谷氨酸的选在味精消费中，利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附，可除去产品中的杂质和对产品进展脱色。择性吸附，可除去产品中的杂质和对产品进展脱色。这一方法在国内亦已大规模地运用。这一方法在国内亦已大规模地运用。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 7医药卫生医药卫生 离子交换树脂在医药卫惹事业中被大量运用。如离子交换树脂在医药卫惹事业
96、中被大量运用。如在药物消费中用于药剂的脱盐、吸附分别、提纯、脱在药物消费中用于药剂的脱盐、吸附分别、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等。色、中和及中草药有效成分的提取等。 离子交换树脂本身可作为药剂内服，具有解毒、离子交换树脂本身可作为药剂内服，具有解毒、缓泻、去酸等效果，可用于治疗胃溃疡、促进食欲、缓泻、去酸等效果，可用于治疗胃溃疡、促进食欲、去除肠道放射物质等。去除肠道放射物质等。 对于外敷药剂，用离子交换树脂粉末可配制软对于外敷药剂，用离子交换树脂粉末可配制软膏、粉剂及婴儿护肤用品，用以吸除伤口毒物和作为膏、粉剂及婴儿护肤用品，用以吸除伤口毒物和作为解毒药剂。解毒药剂。第三章第三章
97、 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 将各种药物吸附在离子交换树脂上，可有效地控将各种药物吸附在离子交换树脂上，可有效地控制药物释放速率，延伸药效，减少服药次数。利用离制药物释放速率，延伸药效，减少服药次数。利用离子交换树脂吸水后体积迅速膨胀的特点，将其与药剂子交换树脂吸水后体积迅速膨胀的特点，将其与药剂混合制成药片，服后可迅速胀大崩解，更快更好地发混合制成药片，服后可迅速胀大崩解，更快更好地发挥药物的作用。挥药物的作用。 离子交换树脂还是医疗诊断、药物分析检定的重离子交换树脂还是医疗诊断、药物分析检定的重要药剂，如血液成分分析、胃液检定、药物成分分析要药剂，如血液成分分析、胃液检定
98、、药物成分分析等。具有检测速度快、干扰少等优点。等。具有检测速度快、干扰少等优点。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 8环境境维护 离子交离子交换树脂在脂在废水，水，废气的气的浓缩、处置、分置、分离、回收及分析离、回收及分析检测上都有重要运用，已普遍用于上都有重要运用，已普遍用于电镀废水、造水、造纸废水、水、矿冶冶废水、生活水、生活污水，影片洗印水，影片洗印废水、工水、工业废气等的治理。例如影片洗印气等的治理。例如影片洗印废水中的水中的银是以是以Ag(SO3)23-等阴离子方式存在的，运用等阴离子方式存在的，运用型型强碱碱性离子交性离子交换树脂脂处置后，置后，银的回收率
99、可达的回收率可达90以上，以上，既既节约了大量的了大量的资金，又使金，又使废水到达了排放水到达了排放规范。范。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 又如电镀废水中含有大量有毒的金属氰化物，如又如电镀废水中含有大量有毒的金属氰化物，如Fe(CN)63-，Fe(CN)64-等，用抗有机污染力强的聚丙等，用抗有机污染力强的聚丙烯烯酰胺系阴离子交换树脂处置后，可使金属氰化物的含酰胺系阴离子交换树脂处置后，可使金属氰化物的含量降至量降至10ppm以下。以下。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料3.9.2 吸附树脂的运用吸附树脂的运用 1有机物的分别有机物的分别
100、 由于吸附树脂具有宏大的比外表，不同的吸附树由于吸附树脂具有宏大的比外表，不同的吸附树脂有不同的极性，所以可用来分别有机物。例如，含脂有不同的极性，所以可用来分别有机物。例如，含酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。 2在医疗卫生中的运用在医疗卫生中的运用 吸附树脂可作为血液的清洗剂。这方面的运用研吸附树脂可作为血液的清洗剂。这方面的运用研究正在开展，已有抢救安息药中毒病人的胜利例子。究正在开展，已有抢救安息药中毒病人的胜利例子。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料 3药物的分别提取药物的分别提取 在红霉索、丝裂霉素、头孢菌素等抗菌素
101、的提在红霉索、丝裂霉素、头孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附树脂提取法。由于吸附树脂不受溶取中，已采用吸附树脂提取法。由于吸附树脂不受溶液液pH值的影响，不用调整抗菌素发酵液的值的影响，不用调整抗菌素发酵液的pH值，因值，因此不会呵斥酸、碱对发酵液活性的破坏。此不会呵斥酸、碱对发酵液活性的破坏。 用吸附树脂对中草药中有效成分的提取研讨任务用吸附树脂对中草药中有效成分的提取研讨任务正在开展，在人参皂甙、绞股兰、甜叶菊等的提取中正在开展，在人参皂甙、绞股兰、甜叶菊等的提取中已获得卓著的成果。已获得卓著的成果。第三章第三章 吸附分别功能高分子资吸附分别功能高分子资料料4在制酒工业中的运用在制酒工业中
102、的运用 酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因此当制备低度白酒时，需向高度酒中加水稀释。随着此当制备低度白酒时，需向高度酒中加水稀释。随着高级脂肪酸脂类溶解度的降低，容易析出而呈浑浊现高级脂肪酸脂类溶解度的降低，容易析出而呈浑浊现象，影响酒的外观。吸附树脂可选择性地吸附酒中分象，影响酒的外观。吸附树脂可选择性地吸附酒中分子较大或极性较强的物质，较小或极性脆弱的分子不子较大或极性较强的物质，较小或极性脆弱的分子不被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯等分子较大的物质被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯等分子较大的物质被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被吸酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被吸附而存留，到达分别、纯化的目的。附而存留，到达分别、纯化的目的。
