功能高分子吸附分離(編輯修改稿)
2025-02-14 16:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在共聚過程中，二乙烯基苯的自聚速率大于與苯 乙烯共聚，因此在聚合初期，進(jìn)入共聚物的二乙烯基 苯單元比例較高，而聚合后期，二乙烯基苯單體已基 本消耗完，反應(yīng)主要為苯乙烯的自聚。結(jié)果，球狀樹 脂 內(nèi)部的交聯(lián)密度不同 ， 外疏內(nèi)密 。 在離子交換樹脂使用中，體積較大的離子擴(kuò)散進(jìn) 入樹脂內(nèi)部。而在再生時(shí)，由于外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，較 大離子會(huì)卡在分子間隙中，不易與可移動(dòng)離子發(fā)生交 換，最終失去交換功能，造成樹脂“中毒”現(xiàn)象。大孔 型離子交換樹脂不存在外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，從而克服了 中毒現(xiàn)象。 第三章 吸附分離功能高分子材料 大孔型樹脂的制備方法與凝膠型離子交換樹脂基 本相同。重要的大孔型樹脂仍以苯乙烯類為主。與離 子交換樹脂相比，制備中有兩個(gè)最大的不同之處： 一 是二乙烯基苯含量大大增加，一般達(dá) 85％以上；二是 在制備中加入致孔劑 。 致孔劑可分為兩大類：一類為 聚合物的良溶劑 ， 又稱 溶脹劑 ；另一類為 聚合物的不良溶劑 ，即 單體的 溶劑，聚合物的沉淀劑 。 第三章 吸附分離功能高分子材料 良溶劑如 甲苯 ，共聚物的鏈節(jié)在甲苯中伸展。隨 交聯(lián)程度提高，共聚物逐漸固化，聚合物和良溶劑開 始出現(xiàn)相分離。聚合完成后，抽提去除溶劑，則在聚 合物骨架上留下多孔結(jié)構(gòu)。 不良溶劑如 脂肪醇 ，它們是單體的溶劑，聚合物 的沉淀劑。共聚物分子隨聚合的進(jìn)行逐漸卷縮，形成 細(xì)小的分子圓球，圓球之間通過分子鏈相互纏結(jié)。因 此，這種大孔型樹脂仿佛是由一簇葡萄狀小球組成。 一般來說，由不良溶劑致孔的大孔型樹脂比良溶劑致 孔的大孔型樹脂有較大的孔徑和較小的比表面積。 第三章 吸附分離功能高分子材料 通過對(duì)兩種致孔劑的選擇和配合，可以獲得各種 規(guī)格的大孔型樹脂。例如。將 100％己烷 作致孔劑， 產(chǎn)物的比表面積為 90m2/g，孔徑為 43nm。而改為 15％ 甲苯和 85％己烷 混合物作致孔劑，孔徑降至 ， 而產(chǎn)物的比表面積提高到 171m2/g 。 如果在上述樹脂中連接上各種交換基團(tuán)，就得到 各種規(guī)格的大孔型離子交換樹脂。 第三章 吸附分離功能高分子材料 其它類型的離子交換樹脂 氧化還原樹脂 氧化還原樹脂也稱 電子交換樹脂 ，指帶有能與周 圍活性物質(zhì)進(jìn)行電子交換、發(fā)生氧化還原反應(yīng)的一類 樹脂。 在交換過程中，樹脂失去電子，由原來的還原形 式轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸问?，而周圍的物質(zhì)被還原。 第三章 吸附分離功能高分子材料 氧化還原樹脂的制備方法與其他離子交換樹脂類 似，可以將帶有氧化還原基團(tuán)的單體通過連鎖聚合或 逐步聚合制得，也可將一些單體先制成高分子骨架， 然后通過高分子的基團(tuán)反應(yīng)，引入氧化還原基團(tuán)來制 取。當(dāng)然也可通過天然高分子改性獲得。 重要的氧化還原樹脂包括 氫醌類、琉基類、吡啶 類、二茂鐵類、吩噻嗪類 等多種類型。 第三章 吸附分離功能高分子材料 兩性樹脂 將陰、陽兩種離子交換樹脂配合，可以除去溶液 中的陰、陽離子，達(dá)到去鹽的目的。但在再生時(shí)，也 需要將兩種樹脂分別用酸、堿處理，手續(xù)較繁瑣。為 了克服這些缺點(diǎn)，研制了 將陰、陽交換基團(tuán)連接在同 一樹脂骨架上的兩性樹脂 。 第三章 吸附分離功能高分子材料 兩性樹脂中的兩種功能基團(tuán)是以共價(jià)鍵連接在樹 脂骨架上的，互相靠得較近，呈中和狀態(tài)。但遇到溶 液中的離子時(shí)，卻能起交換作用。樹脂使用后，只需 大量的水淋洗即可再生，恢復(fù)到樹脂原來的形式。 兩性樹脂不僅可用于分離溶液中的鹽類和有機(jī) 物，還可作為 緩沖劑 ，調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。 第三章 吸附分離功能高分子材料 兩性樹脂通常是通過將分別帶有陰、陽離子交換 基團(tuán)的兩種單體共聚而制得的，而蛇籠樹脂則是先將 一種單體進(jìn)行體型聚合，然后將此體型聚合物在某種 溶劑中溶脹，再將另一種單體在此溶脹聚合物中進(jìn)行 聚合制得的，相當(dāng)于一種 半互穿網(wǎng)絡(luò)體系 。 第三章 吸附分離功能高分子材料 離子交換樹脂和吸附樹脂的功能 離子交換樹脂最主要的功能是離子交換，此外， 它還具有 吸附、催化、脫水 等功能。吸附樹脂則以其 巨大的表面積而具有優(yōu)異的吸附性為其主要功能。 離子交換功能 離子交換樹脂相當(dāng)于多元酸和多元堿，它們可發(fā) 生下列三種類型的離子交換反應(yīng)。 第三章 吸附分離功能高分子材料 中和反應(yīng)： R S O 3 H + N a O H R S O 3 N a + H 2 OR C O O H + N a O H R C O O N a + H 2 OR N ( C H 3 ) 3 O H + H C l + H 2 OR N ( C H 3 ) 3 C lN H O H + H C lR N H C lR + H 2 O第三章 吸附分離功能高分子材料 復(fù)分解反應(yīng)： R S O 3 N a + K C l R S O 3 K + N a C l2 R C O O N a + C a C l 2 ( R C O O ) 2 C a N a + 2 N a C lR N C l + N a B r R N B r + N a C l2 R N H 3 C l + N a 2 S O 4 ( R N H 3 ) 2 S O 4 + 2 N a C l第三章 吸附分離功能高分子材料 中性鹽反應(yīng)： R S O 3 H + N a C l R S O 3 N a + H C lN H O H + N a C lR N H C lR + N a O H第三章 吸附分離功能高分子材料 從上面的反應(yīng)可見， 所有的陽離子交換樹脂和陰 離子交換樹脂均可進(jìn)行中和反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng) 。僅由 于交換功能基團(tuán)的性質(zhì)不同，交換能力有所不同。 中 性鹽反應(yīng)則僅在強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂和強(qiáng)堿型離子 交換樹脂的反應(yīng)中發(fā)生 。 所有上述反應(yīng)均是平衡可逆反應(yīng)，這正是離子交 換樹脂可以再生的本質(zhì)。只要 控制溶液的 pH值、離子 濃度和溫度等因素
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