文档介绍:吸附分离功能高分子
(2)吸附树脂的分类
按其化学结构分
非极性吸附树脂
树脂中电荷分布均匀,不存在极性基团。代表性产品为苯乙烯和二乙烯苯聚合树脂。
中极性吸附树脂
分子结构中存在酯基一类的合或逐步聚合制得,也可将一些单体先制成高分子骨架,然后通过高分子的基团反应,引入氧化还原基团来制取。也可通过天然高分子改性获得。
重要的氧化还原树脂有氢醌类、巯基类、吡啶类、二茂铁类、吩噻嗪类等。
(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,也可通过本身带酚基的乙烯基化合物聚合得到。
(2)巯基类
一般是以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为骨架,通过化学反应引入巯基得到。
(3)吡啶类
其通过氯甲基化聚苯乙烯与烟酰胺反应制得。
(4)二茂铁类
将乙烯基引入二茂铁,再通过自由基聚合,即可得到氧化还原树脂。
(5)吩噻嗪类
将乙烯基引到吩噻嗪类化合物上,再经聚合即可得到氧化还原树脂。
3. 两性树脂
两性树脂中的两种功能基团是以共价键连接在树脂骨架上的,互相靠得较近,呈中和状态。但遇到溶液中的离子时,却能起交换作用。优点是再生时只需大量的水淋洗即可恢复到树脂原来的形式。现在已开发出了“蛇笼树脂”。
4. 热再生树脂
其实质上也是一种两性树脂,在同一树脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交换基团。在室温下能吸附NaCl等盐类,而在70-80℃下可以把盐类重新脱离下来。
吸附树脂的制备
非极性吸附树脂的制备
主要是采用二乙烯基苯经自由基悬浮聚合制备。选择适当的致孔剂能使树脂内部得到预计大小和数量的微孔。
2. 极性吸附树脂的制备
极性吸附树脂主要含有氰基、砜基、氨基和酰氨基等。
(1)含氰基的吸附树脂
含氰基的吸附树脂可能过二乙烯基苯与丙烯腈的自由基悬浮聚合得到。致孔剂常用甲苯与汽油的混合物。
(2)含砜基的吸附树脂
含砜基的吸附树脂的制备:先合成低交联度聚苯乙烯(交联度<5%),然后以二氯亚砜为后交联剂,在无水三氯化铝催化、80℃下反应15h,即制得含砜基的吸附树脂,比表面积在136m2/g以上。
(3)含酰氨基的吸附树脂
将含氰基的吸附树脂用乙二胺胺解或将含仲氨基的交联大孔型聚苯乙烯用乙酸酐酰化,都可得么含酰按基的吸附树脂。
(4)含氨基的强极性吸附树脂
含氨基的强极性吸附树脂的制备:先制备大孔性聚苯乙烯交联树脂,然后将其与氯甲醚反应,在树脂中引入氯甲基,再用不同的胺进行胺化,即可得到含不同氨基的吸附树脂。
离子交换树脂及吸附树脂的功能
离子交换树脂及吸附树脂的功能
离子交换树脂最主要的功能是离子交换,并具有吸附、催化、脱水等功能。吸附树脂的主要功能则是其巨大的的比表面而具有优异的吸附性。
1. 离子交换功能
其相当于多元酸和多元碱,能发生的离子交换反应有中和反应、复分解反应、中性盐反应。
R—SO3H + NaOH R—SO3Na + H2O
R—SO3H + NaCl R—SO3Na + HCl
R—NCl + NaBr R—NBr + NaCl
中性盐反应则仅在强酸型阳离子交换树脂和强碱型离子交换树脂的反应中发生。上述反应均是平衡可逆反应,是离子交换树脂再生的本质。
2. 吸附功能
吸附量的大小和吸附的选择性最主要决定于表面的极性和被吸附物质的极性。
离子交换树脂的吸附功能随树脂比表面积的增大而增大。因此,大孔型树脂的吸附能力远远大于凝胶型树脂。
3. 脱水功能
强酸型阳离子交换树脂中的-SO3H基团是强极性基团,相当于浓硫酸,有很强的吸水性。干燥的强酸型阳离子交换树脂可用作有机溶剂的脱水剂。
4. 催化功能
与低分子酸碱相比,离子交换树脂催化剂具有易于分离、不腐蚀设备、不污染环境、产品纯度高、后处理简单等优点。也可以配价键、离子键或共价键的形式与过渡元素结合,形成配合催化剂起催化作用。
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。
离子交换树脂的质量控制
离子交换树脂的质量指标
(1)交换容量
离子交换树脂的交换容量是指单位质量或单位体积树脂可交换的离子基团的数量。根据测定方法不同,有湿基全交换容量、全交换容量、工作交换容