吸附分離高分子材料第一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、高分子吸附劑的概念是一種具有物質(zhì)傳遞功能的高分子材料利用高分子材料與被吸附物質(zhì)之間的物理或者化學(xué)作用，使兩者發(fā)生暫時(shí)或者永久性結(jié)合，進(jìn)而發(fā)生各種功效物理或者化學(xué)作用包括物理吸附，范德華力，靜電力，配位鍵及離子鍵的形成吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂。從廣義上講，吸附分離功能高分子還應(yīng)該包括高分子分離膜材料。但由于高分子分離膜在材料形式、分離原理和應(yīng)用領(lǐng)域有其特殊性，因此將在后面的章中詳細(xì)介紹。第二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、吸附分離功能高分子分類

（1）按其吸附機(jī)理可分為化學(xué)吸附、物理吸附和親和吸附高分子三大類；（2）按其形態(tài)可分為無(wú)定形、珠狀、纖維狀；按其孔結(jié)構(gòu)的不同，可分為微孔型（凝膠型）、中孔型、大孔型、特大孔型等。第三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）按來(lái)源分類天然來(lái)源的吸附分離性能高分子改性淀粉，纖維素，殼聚糖（Modifiedstarch，cellulose,chitosan）合成的吸附性高分子離子交換樹(shù)脂（聚苯乙烯骨架）ionexchangeresin高分子螯合劑（骨架含O，N，P，S，可與金屬形成配位鍵）polymericchelator高吸水樹(shù)脂（骨架上含親水基團(tuán)，如-OH，-COOH，COOM，-NH2等）Superwater-absorbentresin（4）按組成分無(wú)機(jī)分子篩、硅膠、活性炭有機(jī)比較而言，有機(jī)高分子吸附劑有什么優(yōu)勢(shì)？第四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日（5）按性質(zhì)分類第五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、基本元素組成的影響2.1.2影響吸附分離功能的因素1、內(nèi)因2、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的影響3、高分子鏈結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)4、吸附高分子的宏觀結(jié)構(gòu)溶解、溶脹影響吸附量和選擇性孔徑分布、孔隙率、比表面積第六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、溫度2、影響吸附分離功能的外部因素2、周圍介質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸附作用3、pH

稀釋分散作用和鹽析作用3、其他影響因素（動(dòng)力學(xué)因素）粘度、流動(dòng)速度和擴(kuò)散系數(shù)等第七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.1.3吸附分離功能高分子的合成為了保證吸附樹(shù)脂在使用時(shí)不被溶解，其骨架結(jié)構(gòu)通常需有一定程度的交聯(lián)，常常是由單乙烯基單體和多乙烯基交聯(lián)單體共聚而成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以有無(wú)定形、珠狀和纖維狀三種基本形態(tài)，其中珠狀材料應(yīng)用最為廣泛。

成珠技術(shù):

懸浮聚合50～1500μm

沉淀聚合微米級(jí)乳液聚合0.05～0.7μm其中以懸浮聚合的應(yīng)用最為廣泛。

懸浮聚合所得的交聯(lián)聚合物小球?yàn)槟z型，凝膠型交聯(lián)小球在干態(tài)時(shí)孔隙非常小，只有在添加良溶劑后才會(huì)重構(gòu)一定的孔隙。因此，凝膠型交聯(lián)小球常常必須在良溶劑中使用。如果在聚合反應(yīng)過(guò)程中加入致孔劑，則可得到大孔型交聯(lián)小球，其多孔結(jié)構(gòu)是永久的，在氣相和不良溶劑中也可使用，并且大孔型交聯(lián)小球比凝膠型交聯(lián)小球吸附能力更強(qiáng)，在進(jìn)行化學(xué)改性時(shí)，更容易獲得高的功能基引入率。

1、骨架結(jié)構(gòu)的合成（成球和致孔）第八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日引入不同官能團(tuán)調(diào)節(jié)極性Polarity調(diào)整交聯(lián)度(Cross-linkingdegree)改善溶脹性(swellingcapacity)調(diào)節(jié)制備工藝以制備多規(guī)格多孔材料(Poresizeanddensity)第九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、致孔技術(shù)

（1）惰性稀釋劑致孔

（2）線形高分子致孔（3）后交聯(lián)成孔（4）無(wú)機(jī)納米微粒成孔第十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2.1吸附樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)特點(diǎn)：脫色去臭效果理想；對(duì)有機(jī)物具有良好的選擇性；物化性質(zhì)穩(wěn)定；機(jī)械強(qiáng)度好；吸附速度快；解吸、再生容易。但價(jià)格昂貴，吸附效果易受流速以及溶質(zhì)濃度等因素的影響。2.2非離子型吸附樹(shù)脂（吸附樹(shù)脂）第十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日吸附樹(shù)脂的外觀一般為直徑為0.3～1.0mm的小圓球，表面光滑，根據(jù)品種和性能的不同可為乳白色、淺黃色或深褐色。吸附樹(shù)脂的顆粒的大小對(duì)性能影響很大。粒徑越小、越均勻，樹(shù)脂的吸附性能越好。但是粒徑太小，使用時(shí)對(duì)流體的阻力太大，過(guò)濾困難，并且容易流失。粒徑均一的吸附樹(shù)脂在生產(chǎn)中尚難以做到，故目前吸附樹(shù)脂一般具有較寬的粒徑分布。第十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

吸附樹(shù)脂手感堅(jiān)硬，有較高的強(qiáng)度。密度略大于水，在有機(jī)溶劑中有一定溶脹性。但干燥后重新收縮。而且往往溶脹越大時(shí)，干燥后收縮越厲害。使用中為了避免吸附樹(shù)脂過(guò)度溶脹，常采用對(duì)吸附樹(shù)脂溶脹性較小的乙醇、甲醇等進(jìn)行置換，再過(guò)渡到水。吸附樹(shù)脂必須在含水的條件下保存，以免樹(shù)脂收縮而使孔徑變小。因此吸附樹(shù)脂一般都是含水出售的。第十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

吸附樹(shù)脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。從掃描電子顯微鏡下可觀察到，樹(shù)脂內(nèi)部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小約在0.06～0.5μm范圍內(nèi)，葡萄珠之間存在許多空隙，這實(shí)際上就是樹(shù)脂的孔。研究表明葡萄球內(nèi)部還有許多微孔。葡萄珠之間的相互粘連則形成宏觀上球型的樹(shù)脂。正是這種多孔結(jié)構(gòu)賦予樹(shù)脂優(yōu)良的吸附性能，因此是吸附樹(shù)脂制備和性能研究中的關(guān)鍵技術(shù)。第十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2.2吸附樹(shù)脂的分類吸附樹(shù)脂有許多品種，吸附能力和所吸附物質(zhì)的種類也有區(qū)別。但其共同之處是具有多孔性，并具有較大的表面積。吸附樹(shù)脂目前尚無(wú)統(tǒng)一的分類方法，通常按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為以下幾類。（1）非極性吸附樹(shù)脂

指樹(shù)脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負(fù)電荷相對(duì)集中的極性基團(tuán)的樹(shù)脂。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹(shù)脂。苯乙烯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑為二乙烯苯，又稱芳香族吸附劑。第十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）中極性吸附樹(shù)脂

這類樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團(tuán)，樹(shù)脂具有一定的極性。甲基丙烯酸酯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑亦為甲基丙烯酸酯，故又稱脂肪族吸附劑。（3）極性吸附樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的極性大于酯基。通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基團(tuán)。（4）強(qiáng)極性吸附樹(shù)脂強(qiáng)極性吸附樹(shù)脂含有極性很強(qiáng)的基團(tuán)，如吡啶、氨基等。第十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2.3吸附樹(shù)脂的制備合成第十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日次甲基丁二酸第二十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2.4大孔吸附樹(shù)脂的吸附機(jī)理與解吸非離子型共聚物，借助于范德華力從溶液中吸附各種有機(jī)物，其吸附能力與樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性能以及與溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)有關(guān)。通常遵循以下規(guī)律：非極性吸附劑可從極性溶劑中吸附非極性溶質(zhì)；極性吸附劑可從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；中等極性吸附劑兼有以上兩種能力(1)吸附樹(shù)脂的吸附機(jī)理第二十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日(2)常用的解吸方法低級(jí)醇、酮或水溶液解吸原理：使大孔樹(shù)脂溶脹，減弱溶質(zhì)與吸附劑間的相互作用力堿解吸附原理：成鹽，主要針對(duì)弱酸性溶質(zhì)酸解吸附——原理同上水解吸附原理：降低體系中的離子強(qiáng)度，降低溶質(zhì)的吸附量第二十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.2.5吸附樹(shù)脂的應(yīng)用

（1）有機(jī)物的分離由于吸附樹(shù)脂具有巨大的比表面，不同的吸附樹(shù)脂有不同的極性，所以可用來(lái)分離有機(jī)物。例如，含酚廢水中酚的提取，有機(jī)溶液的脫色等等。

（2）在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用

吸附樹(shù)脂可作為血液的清洗劑。這方面的應(yīng)用研究正在開(kāi)展，已有搶救安眠藥中毒病人的成功例子。第二十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（3）藥物的分離提取

在紅霉索、絲裂霉素、頭孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附樹(shù)脂提取法。由于吸附樹(shù)脂不受溶液pH值的影響，不必調(diào)整抗菌素發(fā)酵液的pH值，因此不會(huì)造成酸、堿對(duì)發(fā)酵液活性的破壞。用吸附樹(shù)脂對(duì)中草藥中有效成分的提取研究工作正在開(kāi)展，在人參皂甙、絞股蘭、甜葉菊等的提取中已取得卓著的成績(jī)。第二十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）在制酒工業(yè)中的應(yīng)用

酒中的高級(jí)脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因此當(dāng)制備低度白酒時(shí)，需向高度酒中加水稀釋。隨著高級(jí)脂肪酸脂類溶解度的降低，容易析出而呈渾濁現(xiàn)象，影響酒的外觀。吸附樹(shù)脂可選擇性地吸附酒中分子較大或極性較強(qiáng)的物質(zhì)，較小或極性軟弱的分子不被吸附而存留。如棕櫚酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯等分子較大的物質(zhì)被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等相對(duì)分子質(zhì)量較小的香味物質(zhì)不被吸附而存留，達(dá)到分離、純化的目的。第二十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)2.3.1離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)

離子交換樹(shù)脂是一類帶有可離子化基團(tuán)的三維網(wǎng)狀高分子材料，其外形一般為顆粒狀，不溶于水和一般的酸、堿，也不溶于普通的有機(jī)溶劑，如乙醇、丙酮和烴類溶劑。常見(jiàn)的離子交換樹(shù)脂的粒徑為0.3～1.2mm。一些特殊用途的離子交換樹(shù)脂的粒徑可能大于或小于這一范圍。

第二十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2—1聚苯乙烯型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的示意圖

第二十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

從圖中可見(jiàn)，樹(shù)脂由三部分組成：三維空間結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架；骨架上連接的可離子化的功能基團(tuán)；功能基團(tuán)上吸附的可交換的離子。強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的功能基團(tuán)是—SO3-H+，它可解離出H+，而H+可與周圍的外來(lái)離子互相交換。功能基團(tuán)是固定在網(wǎng)絡(luò)骨架上的，不能自由移動(dòng)。由它解離出的離子卻能自由移動(dòng)，并與周圍的其他離子互相交換。這種能自由移動(dòng)的離子稱為可交換離子。第二十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

通過(guò)改變濃度差、利用親和力差別等，使可交換離子與其他同類型離子進(jìn)行反復(fù)的交換，達(dá)到濃縮、分離、提純、凈化等目的。通常，將能解離出陽(yáng)離子、并能與外來(lái)陽(yáng)離子進(jìn)行交換的樹(shù)脂稱作陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；而將能解離出陰離子、并能與外來(lái)陰離子進(jìn)行交換的樹(shù)脂稱作陰離子交換樹(shù)脂。從無(wú)機(jī)化學(xué)的角度看，可以認(rèn)為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于高分子多元酸，陰離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于高分子多元堿。應(yīng)當(dāng)指出，離子交換樹(shù)脂除了離子交換功能外，還具有吸附等其他功能，這與無(wú)機(jī)酸堿是截然不同的。第二十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.2離子交換樹(shù)脂的分類離子交換樹(shù)脂的分類方法有很多種，最常用和最重要的分類方法有以下兩種。（1）按交換基團(tuán)的性質(zhì)分類按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同，可將離子交換樹(shù)脂分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩大類。第三十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可進(jìn)一步分為強(qiáng)酸型、中酸型和弱酸型三種。如R—SO3H為強(qiáng)酸型，R—PO(OH)2為中酸型，R—COOH為弱酸型。習(xí)慣上，一般將中酸型和弱酸型統(tǒng)稱為弱酸型。陰離子交換樹(shù)脂又可分為強(qiáng)堿型和弱堿型兩種。如R3—NCl為強(qiáng)堿型，R—NH2、R—NR’H和，R—NR”2為弱堿型。第三十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）按樹(shù)脂的物理結(jié)構(gòu)分類按其物理結(jié)構(gòu)的不同，可將離子交換樹(shù)脂分為凝膠型、大孔型和載體型三類。圖3—2是這些樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3—2不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹(shù)脂的模型第三十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1）凝膠型離子交換樹(shù)脂凡外觀透明、具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹(shù)脂統(tǒng)稱為凝膠型離子交換樹(shù)脂。這類樹(shù)脂表面光滑，球粒內(nèi)部沒(méi)有大的毛細(xì)孔。在水中會(huì)溶脹成凝膠狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔。大分子鏈之間的間隙約為2～4nm。一般無(wú)機(jī)小分子的半徑在1nm以下，因此可自由地通過(guò)離子交換樹(shù)脂內(nèi)大分子鏈的間隙。在無(wú)水狀態(tài)下，凝膠型離子交換樹(shù)脂的分子鏈緊縮，體積縮小，無(wú)機(jī)小分子無(wú)法通過(guò)。所以，這類離子交換樹(shù)脂在干燥條件下或油類中將喪失離子交換功能。第三十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2）大孔型離子交換樹(shù)脂針對(duì)凝膠型離子交換樹(shù)脂的缺點(diǎn)，研制了大孔型離子交換樹(shù)脂。大孔型離子交換樹(shù)脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細(xì)孔，因此可在非水體系中起離子交換和吸附作用。大孔型離子交換樹(shù)脂的孔徑一般為幾納米至幾百納米，比表面積可達(dá)每克樹(shù)脂幾百平方米，因此其吸附功能十分顯著。第三十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3）載體型離子交換樹(shù)脂

載體型離子交換樹(shù)脂是一種特殊用途樹(shù)脂，主要用作液相色譜的固定相。一般是將離子交換樹(shù)脂包覆在硅膠或玻璃珠等表面上制成。它可經(jīng)受液相色譜中流動(dòng)介質(zhì)的高壓，又具有離子交換功能。此外，為了特殊的需要，已研制成多種具有特殊功能的離子交換樹(shù)脂。如螯合樹(shù)脂、氧化還原樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂等。第三十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.3離子交換樹(shù)脂的命名我國(guó)前石油化學(xué)工業(yè)部于1977年7月l日正式頒布了離子交換樹(shù)脂的部頒標(biāo)準(zhǔn)HG2-884-886-76《離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品分類、命名及型號(hào)》。這套標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，離子交換樹(shù)脂的全名由分類名稱、骨架（或基團(tuán)）名稱和基本名稱排列組成。第三十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

離子交換樹(shù)脂的基本名稱為離子交換樹(shù)脂。凡分類中屬酸性的，在基本名稱前加“陽(yáng)”字；凡分類中屬堿性的，在基本名稱前加“陰”字。此外，為了區(qū)別離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品中同一類中的不同品種，在全名前必須加型號(hào)。第三十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

離子交換樹(shù)脂的型號(hào)由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類；第二位數(shù)字代表骨架結(jié)構(gòu)；第三位數(shù)字為順序號(hào)，用于區(qū)別離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂中基團(tuán)、交聯(lián)劑、致孔劑等的不同，由各生產(chǎn)廠自行掌握和制定。對(duì)凝膠型離子交換樹(shù)脂，往往在型號(hào)后面用“×”和一個(gè)阿拉伯樹(shù)脂相連，以表示樹(shù)脂的交聯(lián)度（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），而對(duì)大孔型樹(shù)脂，則在型號(hào)前冠以字母“D”。第三十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日各類離子交換樹(shù)脂的具體編號(hào)為：

001—099

強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

100—199

弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

200—299

強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂

300—399

弱堿型陰離子交換樹(shù)脂

400—499

螯合型離子交換樹(shù)脂

500—599

兩性型離子交換樹(shù)脂

600—699

氧化還原型離子交換樹(shù)脂第三十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日表3—3離子交換樹(shù)脂骨架分類編號(hào)編號(hào)骨架分類0聚苯乙烯系1聚丙烯酸系2酚醛樹(shù)脂系3環(huán)氧樹(shù)脂系4聚乙烯吡啶系5脲醛樹(shù)脂系6聚氯乙稀系第四十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

例如，D113樹(shù)脂是水處理應(yīng)用中用量很大的一種樹(shù)脂。從命名規(guī)定可知，這是—種大孔型弱酸型丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；而001×10樹(shù)脂則是指交聯(lián)度為10%的強(qiáng)酸型苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。我國(guó)有些生產(chǎn)廠在部頒標(biāo)準(zhǔn)制定前已開(kāi)始生產(chǎn)離子交換樹(shù)脂，它們自己有一套編號(hào)，已經(jīng)為人們所熟悉和接受。因此，至今尚未改名。例如上海樹(shù)脂廠的735樹(shù)脂，相當(dāng)于命名規(guī)定中的001樹(shù)脂；724樹(shù)脂相當(dāng)于命名規(guī)定中的110樹(shù)脂；717樹(shù)脂相當(dāng)于命名規(guī)定中的201樹(shù)脂等等。第四十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.4離子交換樹(shù)脂的制備方法2.3.4.1凝膠型離子交換樹(shù)脂

凝膠型離子交換樹(shù)脂的制備過(guò)程主要包括兩大部分：合成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子和連接上離子交換基團(tuán)。具體方法，可先合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子，然后使之溶脹，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將交換基團(tuán)連接到大分子上。也可先將交換基團(tuán)連接到單體上，或直接采用帶有交換基團(tuán)的單體聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子的方法。第四十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（1）強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備

強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂絕大多數(shù)為聚苯乙烯系骨架，通常采用懸浮聚合法合成樹(shù)脂，然后磺化接上交換基團(tuán)。由上述反應(yīng)獲得的球狀共聚物稱為“白球”。將白球洗凈干燥后，即可進(jìn)行連接交換基團(tuán)的磺化反應(yīng)。第四十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

將干燥的白球用二氯乙烷或四氯乙烷、甲苯等有機(jī)溶劑溶脹，然后用濃硫酸或氯磺酸等磺化。通常稱磺化后的球狀共聚物為“黃球”。第四十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

含有－SO3H交換基團(tuán)的離子交換樹(shù)脂稱為氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，其中H+為可自由活動(dòng)的離子。由于它們的貯存穩(wěn)定性不好，且有較強(qiáng)的腐蝕性，因此常將它們與NaOH反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為Na型離子交換樹(shù)脂。Na型樹(shù)脂有較好的貯存穩(wěn)定性。第四十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備實(shí)例：

將1gBPO溶于80g苯乙烯與20g二乙烯基苯（純度50％）的混合單體中。攪拌下加入含有5g明膠的500mL去離子水中，分散至所預(yù)計(jì)的粒度。從70℃逐步升溫至95℃，反應(yīng)8～10h，得球狀共聚物。過(guò)濾、水洗后于100～120℃下烘干。即成“白球”。第四十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

將100g干燥球狀共聚物置于二氯乙烷中溶脹。加入500g濃硫酸（98％），于95～100℃下加熱磺化5～10h。反應(yīng)結(jié)束后，蒸去溶劑，過(guò)剩的硫酸用水慢慢洗去。然后用氫氧化鈉處理，使之轉(zhuǎn)換成Na型樹(shù)脂，即得成品。這種樹(shù)脂的交換容量約為5mmol/g。第四十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（2）弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備

弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂大多為聚丙烯酸系骨架，因此可用帶有功能基的單體直接聚合而成。其中，－COOH即為交換基團(tuán)。第四十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

丙烯酸的水溶性較大，聚合不易進(jìn)行，故常采用其酯類單體進(jìn)行聚合后再進(jìn)行水解的方法來(lái)制備。第四十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的制備實(shí)例：將1gBPO溶于90g丙烯酸甲酯和10g二乙烯基苯的混合物中。攪拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇的500mL去離子水中，分散成所需的粒度。于60℃下保溫反應(yīng)5～10h。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，過(guò)濾、水洗，于100℃下干燥。將經(jīng)干燥的樹(shù)脂置于2L濃度為lmol/L的氫氧化鈉乙醇溶液中，加熱回流約10h，然后冷卻過(guò)濾，用水和稀鹽酸洗滌，再用水洗滌數(shù)次，最后在100℃下干燥，即得成品。第五十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（3）強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂的制備強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂主要以季胺基作為離子交換基團(tuán)，以聚苯乙烯作骨架。制備方法是：將聚苯乙烯系白球進(jìn)行氯甲基化，然后利用苯環(huán)對(duì)位上的氯甲基的活潑氯，定量地與各種胺進(jìn)行胺基化反應(yīng)。苯環(huán)可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催化下，與氯甲醚氯甲基化。第五十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

所得的中間產(chǎn)品通常稱為“氯球”。用氯球可十分容易地進(jìn)行胺基化反應(yīng)。第五十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日32第五十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

Ⅰ型與Ⅱ型季胺類強(qiáng)堿樹(shù)脂的性質(zhì)略有不同。Ⅰ型的堿性很強(qiáng)，對(duì)OH－離子的親合力小。當(dāng)用NaOH再生時(shí)，效率很低，但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性較好。

Ⅱ型引入了帶羥基的烷基，利用羥基吸電子的特性，降低了胺基的堿性，再生效率提高。但其耐氧化性和熱穩(wěn)定性相對(duì)較差。由于氯甲基化毒性很大，故樹(shù)脂的生產(chǎn)過(guò)程中的勞動(dòng)保護(hù)是一重大問(wèn)題。第五十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂制備實(shí)例：將1gBPO溶于85g苯乙烯與15g二乙烯基苯的混合單體中，在攪拌下加入含有0.05％～0.1％聚乙烯醇的500mL去離子水中，分散成所需的粒度。在80℃下攪拌反應(yīng)5～10h，得球粒聚合物。過(guò)濾洗滌后，于100～125℃下干燥。將所得聚合物在100g二氯乙烷中加熱溶脹，冷卻后加入200g氯甲醚，50g無(wú)水ZnCl2，50～55℃下加熱5h。冷卻后投入水中，分解過(guò)剩的氯甲醚，然后過(guò)濾、水洗，并于100℃下干燥。第五十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

取上述氯甲基化樹(shù)脂100g，加入500mL20％二甲基乙醇胺水溶液中，在60℃下胺化4h。冷卻后，過(guò)濾水洗數(shù)次，用稀鹽酸洗滌一次，再用水洗滌數(shù)次，干燥后即得Ⅱ型強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂。若以三甲胺水溶液代替二甲基乙醇胺水溶液進(jìn)行胺化，則可得Ⅰ型強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂。第五十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（4）弱堿型陰離子交換樹(shù)脂的制備用氯球與伯胺、仲胺或叔胺類化合物進(jìn)行胺化反應(yīng)，可得弱堿離子交換樹(shù)脂。但由于制備氯球過(guò)程的毒性較大，現(xiàn)在生產(chǎn)中已較少采用這種方法。

利用羧酸類基團(tuán)與胺類化合物進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，可制得含酰胺基團(tuán)的弱堿型陰離子交換樹(shù)脂。例如將交聯(lián)的聚丙烯酸甲酯在二乙烯基苯或苯乙酮中溶脹，然后在130～150℃下與多乙烯多胺反應(yīng)，形成多胺樹(shù)脂。再用甲醛或甲酸進(jìn)行甲基化反應(yīng)，可獲得性能良好的叔胺樹(shù)脂。第五十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日弱堿型陰離子交換樹(shù)脂制備實(shí)例：

將1gBPO溶于88g丙烯酸乙酯和12g二乙烯基苯（純度55％）的混合單體中，在攪拌下加入含有0.1％聚乙烯醇的240g去離子水中，分散成所需的粒度。加熱至75～80℃，攪拌聚合4h，產(chǎn)物用水洗滌后，在110℃下干燥16h。將上述l00g球狀樹(shù)脂與300g二乙撐三胺混合，在157～182℃下反應(yīng)5h。冷卻后用水充分洗滌、過(guò)濾、干燥，得到交換容量為6.4mmol/g的弱堿型陰離子交換樹(shù)脂。第五十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.4.2大孔型離子交換樹(shù)脂大孔型離子交換樹(shù)脂的特點(diǎn)是在樹(shù)脂內(nèi)部存在大量的毛細(xì)孔。無(wú)論樹(shù)脂處于干態(tài)或濕態(tài)、收縮或溶脹時(shí)，這種毛細(xì)孔都不會(huì)消失。凝膠型離子交換樹(shù)脂中的分子間隙為2～4nm，而大孔型樹(shù)脂中的毛細(xì)孔直徑可達(dá)幾nm至幾千nm。分子間隙為2nm的離子交換樹(shù)脂的比表面積約為lm2/g，而20nm孔徑的大孔型樹(shù)脂的比表面積高達(dá)幾千m2/g。若在大孔骨架上連接上交換功能基團(tuán)，就成為大孔型離子交換樹(shù)脂。第六十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

凝膠型離子交換樹(shù)脂除了有在干態(tài)和非水系統(tǒng)中不能使用的缺點(diǎn)外，還存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即使用中會(huì)產(chǎn)生“中毒”現(xiàn)象。所謂的中毒是指其在使用了一段時(shí)間后，會(huì)失去離子交換功能現(xiàn)象。研究表明，這是由于苯乙烯與二乙烯基苯的共聚特性造成的。

第六十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

在共聚過(guò)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(shù)脂內(nèi)部的交聯(lián)密度不同，外疏內(nèi)密。在離子交換樹(shù)脂使用中，體積較大的離子擴(kuò)散進(jìn)入樹(shù)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(shù)脂“中毒”現(xiàn)象。大孔型離子交換樹(shù)脂不存在外疏內(nèi)密的結(jié)構(gòu)，從而克服了中毒現(xiàn)象。第六十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

大孔型樹(shù)脂的制備方法與凝膠型離子交換樹(shù)脂基本相同。重要的大孔型樹(shù)脂仍以苯乙烯類為主。與離子交換樹(shù)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。

第六十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

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(kāi)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(guò)分子鏈相互纏結(jié)。因此，這種大孔型樹(shù)脂仿佛是由一簇葡萄狀小球組成。一般來(lái)說(shuō)，由不良溶劑致孔的大孔型樹(shù)脂比良溶劑致孔的大孔型樹(shù)脂有較大的孔徑和較小的比表面積。第六十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

通過(guò)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(shù)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13.5nm，而產(chǎn)物的比表面積提高到171m2/g。如果在上述樹(shù)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(shù)脂。第六十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.5其它類型的離子交換樹(shù)脂2.3.5.1氧化還原樹(shù)脂氧化還原樹(shù)脂也稱電子交換樹(shù)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(shù)脂。在交換過(guò)程中，樹(shù)脂失去電子，由原來(lái)的還原形式轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸问剑車奈镔|(zhì)被還原。典型例子如下：

第六十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

氧化還原樹(shù)脂的制備方法與其他離子交換樹(shù)脂類似，可以將帶有氧化還原基團(tuán)的單體通過(guò)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(guò)高分子的基團(tuán)反應(yīng)，引入氧化還原基團(tuán)來(lái)制取。當(dāng)然也可通過(guò)天然高分子改性獲得。重要的氧化還原樹(shù)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。第六十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（1）氫醌類

氫醌、萘醌、葸醌等都可通過(guò)與醛類化合物進(jìn)行聚合而得到氧化還原樹(shù)脂，也可通過(guò)本身帶酚基的乙烯基化合物聚合得到氧化還原樹(shù)脂。第六十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第七十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（2）巰基類巰基類氧化還原樹(shù)脂一般是以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物為骨架，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)引入琉基得到的。第七十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（4）二茂鐵類

二茂鐵類化合物是良好的氧化還原劑。在乙烯基單體中引入二茂鐵，再通過(guò)自由基聚合，即可得到氧化還原樹(shù)脂。第七十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.5.2兩性樹(shù)脂將陰、陽(yáng)兩種離子交換樹(shù)脂配合，可以除去溶液中的陰、陽(yáng)離子，達(dá)到去鹽的目的。但在再生時(shí)，也需要將兩種樹(shù)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(yáng)交換基團(tuán)連接在同一樹(shù)脂骨架上的兩性樹(shù)脂。第七十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

兩性樹(shù)脂中的兩種功能基團(tuán)是以共價(jià)鍵連接在樹(shù)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(shù)脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢復(fù)到樹(shù)脂原來(lái)的形式。兩性樹(shù)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。第七十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

現(xiàn)在，人們還開(kāi)發(fā)了一種所謂“蛇籠樹(shù)脂”。在這類樹(shù)脂中，分別含有兩種聚合物，一種帶有陽(yáng)離子交換基團(tuán)，一種帶有陰離子交換基團(tuán)。其中一種聚合物是交聯(lián)的，而另一種是線型的，恰似蛇被關(guān)在籠網(wǎng)中，不能漏出，故形象地稱為“蛇籠樹(shù)脂”。在蛇籠樹(shù)脂中，可以是交聯(lián)的陰離子樹(shù)脂為籠，線型的陽(yáng)離子樹(shù)脂為蛇，也可以是交聯(lián)的陽(yáng)離子樹(shù)脂為籠，線型的陰離子樹(shù)脂為蛇。蛇籠樹(shù)脂的特性與兩性樹(shù)脂類似，也可通過(guò)水洗而再生。第七十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

兩性樹(shù)脂通常是通過(guò)將分別帶有陰、陽(yáng)離子交換基團(tuán)的兩種單體共聚而制得的，而蛇籠樹(shù)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。第七十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.5.3熱再生樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂的最大不足是需要用酸堿再生。為了克服這種缺點(diǎn)，已經(jīng)發(fā)明了兩性樹(shù)脂。但普通的兩性樹(shù)脂再生時(shí)需用大量的水淋洗，仍覺(jué)不夠方便。為此，澳大利亞的科學(xué)家發(fā)明了能用熱水簡(jiǎn)單再生的熱再生樹(shù)脂。第七十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

熱再生樹(shù)脂實(shí)際上也是一種兩性樹(shù)脂，在同一樹(shù)脂骨架中帶有弱酸性和弱堿性離子交換基團(tuán)。這種樹(shù)脂在室溫下能夠吸附NaCl等鹽類，而在70～80℃下可以把鹽重新脫附下來(lái)，從而達(dá)到脫鹽和再生的目的。熱再生樹(shù)脂的工作原理如下：

在室溫下，樹(shù)脂與鹽溶液接觸，反應(yīng)向右進(jìn)行，羧酸基中的H+轉(zhuǎn)移到弱堿性的胺基上，形成銨鹽。羧酸根離子起了陽(yáng)離子交換基團(tuán)的作用，弱堿性基團(tuán)則與水中的Cl－及羧酸基轉(zhuǎn)移來(lái)的H+構(gòu)成鹽。第七十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

這種由弱酸和弱堿構(gòu)成的鹽的平衡對(duì)熱十分敏感。當(dāng)加熱到80℃左右時(shí)，水的解離大約比在25℃時(shí)高30倍。大量生成的H+和OH－離子抑制了樹(shù)脂原來(lái)的解離，使樹(shù)脂中交換基團(tuán)構(gòu)成的鹽的水解，從而平衡向左移動(dòng)，好像外加了酸或堿一樣，達(dá)到了再生的目的。第七十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

熱再生樹(shù)脂的工作原理并不復(fù)雜，但對(duì)樹(shù)脂及有關(guān)操作要求卻是很嚴(yán)格的。樹(shù)脂的骨架結(jié)構(gòu)、交換基團(tuán)種類、數(shù)量、分布情況、離子的親和力、體系的pH值以及使用溫度等，都是成敗的關(guān)鍵。因此，目前制備的熱再生樹(shù)脂交換容量較小，僅0.1～0.3mmol/g，有待于進(jìn)—步研究改善。第八十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.6離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂的功能離子交換樹(shù)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(shù)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。2.3.6.1離子交換功能離子交換樹(shù)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)。第八十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

中和反應(yīng)：第八十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

復(fù)分解反應(yīng)：第八十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

中性鹽反應(yīng)：第八十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

從上面的反應(yīng)可見(jiàn)，所有的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)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(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿型離子交換樹(shù)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(shù)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，就可使反應(yīng)向逆向進(jìn)行，達(dá)到再生的目的。第八十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.6.2吸附功能無(wú)論是凝膠型或大孔型離子交換樹(shù)脂，還是吸附樹(shù)脂相對(duì)來(lái)說(shuō)，均具有很大的比表面積。根據(jù)表面化學(xué)的原理，表面具有吸附能力。原則上講，任何物質(zhì)均可被表面所吸附，隨表面性質(zhì)、表面力場(chǎng)的不同，吸附具有一定的選擇性。第八十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

吸附功能不同于離子交換功能，吸附量的大小和吸附的選擇性，決定于諸多因素，其中最主要決定于表面的極性和被吸附物質(zhì)的極性。吸附是范德華力的作用，因此是可逆的，可用適當(dāng)?shù)娜軇┗蜻m當(dāng)?shù)臏囟仁怪馕?。圖3—4是氫型強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂從水醇混合溶液中吸附不同種類醇的行為。由圖可見(jiàn)，對(duì)烷基越大的醇，吸附性越好。這是由于樹(shù)脂表面的非極性大分子與醇中烷基的親和力不同所引起的。第八十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3—4離子交換樹(shù)脂對(duì)醇的吸附行為樹(shù)脂中醇的濃度吸附量丁醇乙醇甲醇溶液中醇的濃度第八十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

離子交換樹(shù)脂的吸附功能隨樹(shù)脂比表面積的增大而增大。因此，大孔型樹(shù)脂的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于凝膠型樹(shù)脂。大孔型樹(shù)脂不僅可以從極性溶劑中吸附弱極性或非極性的物質(zhì)，而且可以從非極性溶劑中吸附弱極性的物質(zhì)，也可對(duì)氣體進(jìn)行選擇吸附。第八十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.6.3脫水功能強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的-SO3H基團(tuán)是強(qiáng)極性基團(tuán)，相當(dāng)于濃硫酸，有很強(qiáng)的吸水性。干燥的強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可用作有機(jī)溶劑的脫水劑。圖3-5是以強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作為脫水劑，對(duì)各種有機(jī)溶劑進(jìn)行脫水的實(shí)驗(yàn)曲線。第九十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3-5離子交換樹(shù)脂對(duì)不同溶劑的脫水作用0.0010.10.01樹(shù)脂中的水分溶劑中殘留水分（ppm）1101001000（克水/克樹(shù)脂）4321

1氯仿

2苯

3三氯乙烯

4二氯乙烷第九十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.6.4催化功能小分子酸和堿是許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和聚合反應(yīng)的催化劑。離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于多元酸和多元堿，也可對(duì)許多化學(xué)反應(yīng)起催化作用。與低分子酸堿相比，離子交換樹(shù)脂催化劑具有易于分離、不腐蝕設(shè)備、不污染環(huán)境、產(chǎn)品純度高、后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。如用強(qiáng)酸型陽(yáng)離于交換樹(shù)脂可作為酯化反應(yīng)的催化劑。第九十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

利用大孔型樹(shù)脂的強(qiáng)吸附功能，將易于分解失效的催化劑AlC13等吸附在微孔中。在反應(yīng)過(guò)程中則逐步釋放出來(lái)以提高催化劑的效率。這也歸屬于樹(shù)脂的催化功能。除了上述幾個(gè)功能外，離子交換樹(shù)脂和大孔型吸附樹(shù)脂還具有脫色、作載體等功能。第九十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.7離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量控制(物理化學(xué)性能指標(biāo))

總的要能滿足一些基本要求(耐溶劑、機(jī)械強(qiáng)度、交換容量、選擇性和比表面積）

（1）交換容量離子交換樹(shù)脂的交換容量是指單位質(zhì)量或單位體積樹(shù)脂可交換的離子基團(tuán)的數(shù)量的能力。樹(shù)脂的交換容量與其實(shí)際所含的離子基團(tuán)的數(shù)量并不一定一致，因?yàn)闃?shù)脂上的離子基團(tuán)并不一定會(huì)全部進(jìn)行離子交換，可交換的基團(tuán)的比例依據(jù)測(cè)試條件不同而異。根據(jù)測(cè)定方法不同，有濕基全交換容量、全交換容量、工作交換容量（模擬實(shí)際應(yīng)用條件測(cè)得的柱交換容量）等。第九十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（2）強(qiáng)度交換樹(shù)脂的強(qiáng)度用磨后圓球率來(lái)考核。樹(shù)脂驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定磨后圓球率大于等于90％為合格的指標(biāo)。

（3）溶出物溶出物是指樹(shù)脂中的低聚物以及殘留反應(yīng)物，通常是一些可溶性的有機(jī)物。在使用中，這些有機(jī)物會(huì)逐步溶出，影響水質(zhì)并污染樹(shù)脂。對(duì)于溶出物應(yīng)力求在生產(chǎn)過(guò)程中得到處理，而不應(yīng)只通過(guò)使用前預(yù)處理來(lái)減少。第九十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（4）粒徑

離子交換樹(shù)脂的顆粒大小可用粒徑表示。我國(guó)通用工業(yè)離子交換樹(shù)脂的粒徑范圍為0.315～1.2mm。除了用粒徑范圍表示粒度外，還常用有效粒徑和均一系數(shù)來(lái)描述離子交換樹(shù)脂的粒徑。有效粒徑為保留90％樹(shù)脂樣品（濕態(tài)）的篩孔孔徑，以mm表示；均一系數(shù)為保留40％樹(shù)脂樣品（濕態(tài)）的篩孔孔徑與有效粒徑之比值。均一系數(shù)為表示粒徑均一程度的參數(shù)，其數(shù)值愈小，則表示顆粒大小愈均勻。第九十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（5）樹(shù)脂的含水量離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用絕大部分是在水溶液中進(jìn)行的。水分子一方面可使樹(shù)脂上的離子化基團(tuán)和欲交換的化合物分子離子化，以便進(jìn)行交換；另一方面水使樹(shù)脂溶脹，使凝膠樹(shù)脂或大孔樹(shù)脂的凝膠部分產(chǎn)生凝膠孔，以便離子能以適當(dāng)?shù)乃俣仍谄渲袛U(kuò)散。所以離子交換樹(shù)脂必須具有良好的吸水性。但樹(shù)脂在貯存過(guò)程的含水量不能太大，否則會(huì)降低其機(jī)械強(qiáng)度和體積交換容量。離子交換樹(shù)脂的含水量一般為30％～80％，隨樹(shù)脂的種類和用途而變。第九十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（6）比表面積、孔容、孔度、孔徑和孔徑分布

比表面積主要指大孔樹(shù)脂的內(nèi)表面積。大孔樹(shù)脂的比表面積常在1～1000m2/g之間。相比之下，樹(shù)脂的外表面積是非常小的(約0.1m2/g)，且變化不大。

孔容是指單位質(zhì)量樹(shù)脂的孔體積。孔度為樹(shù)脂的孔容占樹(shù)脂總體積的百分比?？讖绞菍?shù)脂內(nèi)孔穴近似看作圓柱形時(shí)的直徑。第九十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

樹(shù)脂的比表面積常采用低溫氮吸附—脫附等溫線法（BET法）和壓汞法測(cè)定。測(cè)量范圍為1～1500m2/g。壓汞法同時(shí)還可測(cè)定孔容、平均孔徑和孔徑分布等參數(shù)，使用較為方便。此外，孔容還可通過(guò)毛細(xì)管凝聚法、濕態(tài)樹(shù)脂干燥法等測(cè)定；孔徑分布還可通過(guò)X射線小角散射法、熱孔計(jì)法、反相體積排阻色譜法等方法測(cè)定。第九十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.3.8離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用（1）水處理水處理包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹(shù)脂最基本的用途之一。第一百頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（2）冶金工業(yè)離子交換是冶金工業(yè)的重要單元操作之一。在鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬、貴金屬和過(guò)渡金屬的分離、提純和回收方面，離子交換樹(shù)脂均起著十分重要的作用。離子交換樹(shù)脂還可用于選礦。在礦漿中加入離子交換樹(shù)脂可改變礦漿中水的離子組成，使浮選劑更有利于吸附所需要的金屬，提高浮選劑的選擇性和選礦效率。第一百零一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（3）原子能工業(yè)離子交換樹(shù)脂在原子能工業(yè)上的應(yīng)用包括核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹(shù)脂制備高純水，是核動(dòng)力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。離子交換樹(shù)脂還是原子能工業(yè)廢水去除放射性污染處理的主要方法。第一百零二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（4）海洋資源利用利用離子交換樹(shù)脂，可從許多海洋生物（例如海帶）中提取碘、溴、鎂等重要化工原料。在海洋航行和海島上，用離子交換樹(shù)脂以海水制取淡水是十分經(jīng)濟(jì)和方便的。第一百零三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（5）化學(xué)工業(yè)離子交換樹(shù)脂在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)上已經(jīng)和蒸餾、結(jié)晶、萃取和過(guò)濾一樣，成為重要的單元操作，普遍用于多種無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物的分離、提純，濃縮和回收等。離子交換樹(shù)脂用作化學(xué)反應(yīng)催化劑，可大大提高催化效率，簡(jiǎn)化后處理操作，避免設(shè)備的腐蝕。第一百零四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

離子交換樹(shù)脂的功能基連接上作為試劑的基團(tuán)后，可以當(dāng)作有機(jī)合成的試劑，成為高分子試劑，用來(lái)制備許多新的化合物。這種方法具有控制及分離容易、副產(chǎn)物少、純度高等特點(diǎn)。目前在有機(jī)化合物的酰化、過(guò)氧化、溴化二硫化物的還原、大環(huán)化合物的合成、肽鏈的增長(zhǎng)、不對(duì)稱碳化合物的合成、羥基的氧化等方面都已取得顯著的效果。強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂能強(qiáng)烈吸水，可用作干燥劑，吸收有機(jī)溶劑或氣體中的水分。第一百零五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（6）食品工業(yè)離子交換樹(shù)脂在制糖、釀酒、煙草、乳品、飲料、調(diào)味品等食品加工中都有廣泛的應(yīng)用。特別在酒類生產(chǎn)中，利用離子交換樹(shù)脂改進(jìn)水質(zhì)、進(jìn)行酒的脫色、去渾、去除酒中的酒石酸、水楊酸等雜質(zhì)，提高酒的質(zhì)量。酒類經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂的去銅、錳、鐵等離子，可以增加貯存穩(wěn)定性。經(jīng)處理后的酒，香味純，透明度好，穩(wěn)定性可靠，是各種酒類生產(chǎn)中不可缺少的一項(xiàng)工藝步驟。第一百零六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

用離子交換樹(shù)脂可調(diào)節(jié)乳品的組成，增加乳液的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)存放時(shí)間。此外，用離子交換樹(shù)脂來(lái)調(diào)節(jié)牛奶中鈣的含量，除去乳品中離子性雜質(zhì)，如鍶(Sr)、碘(I2)等污染物，均是很成功的。在味精生產(chǎn)中，利用離子交換樹(shù)脂對(duì)谷氨酸的選擇性吸附，可除去產(chǎn)品中的雜質(zhì)和對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫色。這一方法在國(guó)內(nèi)亦已大規(guī)模地使用。第一百零七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（7）醫(yī)藥衛(wèi)生離子交換樹(shù)脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。離子交換樹(shù)脂本身可作為藥劑內(nèi)服，具有解毒、緩瀉、去酸等功效，可用于治療胃潰瘍、促進(jìn)食欲、去除腸道放射物質(zhì)等。對(duì)于外敷藥劑，用離子交換樹(shù)脂粉末可配制軟膏、粉劑及嬰兒護(hù)膚用品，用以吸除傷口毒物和作為解毒藥劑。第一百零八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

將各種藥物吸附在離子交換樹(shù)脂上，可有效地控制藥物釋放速率，延長(zhǎng)藥效，減少服藥次數(shù)。利用離子交換樹(shù)脂吸水后體積迅速膨脹的特點(diǎn)，將其與藥劑混合制成藥片，服后可迅速脹大崩解，更快更好地發(fā)揮藥物的作用。離子交換樹(shù)脂還是醫(yī)療診斷、藥物分析檢定的重要藥劑，如血液成分分析、胃液檢定、藥物成分分析等。具有檢測(cè)速度快、干擾少等優(yōu)點(diǎn)。第一百零九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

（8）環(huán)境保護(hù)離子交換樹(shù)脂在廢水，廢氣的濃縮、處理、分離、回收及分析檢測(cè)上都有重要應(yīng)用，已普遍用于電鍍廢水、造紙廢水、礦冶廢水、生活污水，影片洗印廢水、工業(yè)廢氣等的治理。例如影片洗印廢水中的銀是以Ag(SO3)23-等陰離子形式存在的，使用Ⅰ型強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂處理后，銀的回收率可達(dá)90％以上，既節(jié)約了大量的資金，又使廢水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。第一百一十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

又如電鍍廢水中含有大量有毒的金屬氰化物，如Fe(CN)63-，F(xiàn)e(CN)64-等，用抗有機(jī)污染力強(qiáng)的聚丙烯酰胺系陰離子交換樹(shù)脂處理后，可使金屬氰化物的含量降至10ppm以下。第一百一十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日螯合樹(shù)脂（chelateresins）：是一類能與金屬離子形成多配位絡(luò)和物的交聯(lián)功能高分子材料。螯合樹(shù)脂吸附金屬離子的機(jī)理是樹(shù)脂上的功能原子與金屬離子發(fā)生配位反應(yīng)，形成類似小分子螯合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而離子交換樹(shù)脂吸附的機(jī)理是靜電作用。因此，與離子交換樹(shù)脂相比，螯合樹(shù)脂與金屬離子的結(jié)合力更強(qiáng)，選擇性也更高，可廣泛應(yīng)用于各種金屬離子的回收分離、氨基酸的拆分以及濕法冶金、公害防治等方面。2.4螯合樹(shù)脂2.4.1螯合樹(shù)脂的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和簡(jiǎn)單分類

第一百一十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日成分結(jié)構(gòu)

螯合樹(shù)脂是能從含有金屬離子的溶液中以離子鍵或配位鍵的形式，有選擇地螯合特定的金屬離子的高分子化合物。該樹(shù)脂以交聯(lián)聚合物（如苯乙烯／二乙烯苯樹(shù)脂）為骨架，連接以特殊功能基構(gòu)成。它屬于功能高分子。螯合樹(shù)脂一般通過(guò)高分子化學(xué)反應(yīng)制得，也可將含有配位基的單體經(jīng)聚合反應(yīng)或共聚反應(yīng)成為在高分子主鏈或側(cè)鏈中含有配位基的樹(shù)脂。

第一百一十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日分類

1、來(lái)源：天然與合成高分子螯合樹(shù)脂。天然的包括纖維素、海藻酸以及甲殼素衍生物等。

2、合成高分子螯合樹(shù)脂分兩類：螯合基團(tuán)作為側(cè)鏈接于高分子骨架；螯合基團(tuán)處于高分子骨架主鏈上。螯合基團(tuán)是一類含有多個(gè)配位原子的功能基團(tuán)，最常見(jiàn)的配位原子都是有給電子性質(zhì)的第VA到第VIIA族元素，主要為O、N、S、P、As、Se等。第一百一十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

從結(jié)構(gòu)上分類，螯合樹(shù)脂可分為側(cè)鏈型和主鏈型兩類。從原料來(lái)分類，則可分為天然的（如纖維素、海藻酸鹽、甲殼素、蠶絲、羊毛、蛋白質(zhì)等）和人工合成的兩類。螯合樹(shù)脂分離金屬離子的原理如下式所示。第一百一十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

式中，ch為功能基團(tuán)，對(duì)某些金屬離子有特定的絡(luò)合能力，因此能將這些金屬離子與其他金屬離子分離開(kāi)來(lái)。第一百一十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日配位原子配位基團(tuán)及化合物名稱氧原子-OH(醇、酚)，-O-（醚、冠醚），-CO-（醛、酮、醌），-COOH（羧酸），-COOR（酯），-NO（亞硝基），-NO2，-SO3H，。。。氮原子-NH2，-NH-，-NR2，-CONH2，-CONHNH2，-N=N-。。。硫原子-SH，-S-，-CS-（硫醛，硫酮），-COSH（硫代羧酸）。。。磷原子PR3（一、二、三烷基或芳基膦）砷原子AsR3硒原子類似硫3、根據(jù)配位原子第一百一十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2.4.2螯合樹(shù)脂的制備

制備具有螯合功能高分子材料，需要分子上含有螯合基團(tuán)，另一方面要保證螯合基團(tuán)在高分子骨架上分布合理，以保證在螯合過(guò)程中對(duì)空間構(gòu)型的要求。主要有兩條合成路線：首先合成具有螯合基團(tuán)的單體，再通過(guò)均聚、共聚、縮聚等方法實(shí)現(xiàn)高分子化；另一種是利用接枝等高分子化學(xué)反應(yīng)將螯合基團(tuán)引入天然或者合成高分子骨架構(gòu)成高分子螯合樹(shù)脂。第一百一十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日一、氧作為配位原子的典型螯合樹(shù)脂

1、含羥基螯合樹(shù)脂最常見(jiàn)的是聚乙烯醇：1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：能與Cu2+、Ni2+、Co3+、Co2+、Fe3+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等螯合。第一百一十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩個(gè)羰基之間有一個(gè)飽和碳，與金屬離子配位易于形成六元環(huán)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。β-二酮配位基團(tuán)可以位于側(cè)鏈或者主鏈。側(cè)鏈常見(jiàn)結(jié)構(gòu)為乙酰乙酸酯。制備：這種樹(shù)脂可以由甲基丙烯酰丙酮單體聚合合成，也可以通過(guò)苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚制備。2、含β-二酮螯合樹(shù)脂第一百二十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

β-酮酸酯具有β-二酮相似的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)也相似?？梢灾苯佑镁垡蚁┐紴樵辖又酆蟻?lái)制備，也可以小分子β-酮酸酯與聚乙烯醇發(fā)生酯交換來(lái)制備。雙乙烯酮第一百二十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

含氧配位原子的大環(huán)化合物，配位原子相隔兩個(gè)碳原子均勻分布在大環(huán)狀化合物內(nèi)。最顯著特征可以絡(luò)合堿金屬和堿土金屬離子。冠醚環(huán)多數(shù)由12-30個(gè)原子連接而成，其中配位氧原