吸附樹脂及其應(yīng)用摘要：吸附樹脂是以吸附為特點，具有多孔立體結(jié)構(gòu)的樹脂吸附劑。它是在離子交換樹脂的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的的一種新型樹脂，是一種多孔性的、交聯(lián)度高的高分子共聚物，又稱高分子吸附劑。由二乙烯苯等單體，在甲苯等有機溶劑存在下，通過懸浮共聚法制得的魚籽樣的小圓球，具有較大的比表面積和適當(dāng)?shù)目讖?，可從氣相或溶液中吸附某些物質(zhì)。吸附樹脂廣泛用于廢水處理、藥劑分離和提純，用作化學(xué)反應(yīng)催化劑的載體，氣體色譜分析及凝膠滲透色譜分子量分級柱的填料。其特點是容易再生，可以反復(fù)使用。如配合陰、陽離子交換樹脂，可以達(dá)到極高的分離凈化水平。關(guān)鍵詞：吸附樹脂高分子吸附劑廢水處理藥物分離提純Abstract:Asaadsorbent,absorbentresin’scharacteristicisadsorption,whichalsohaveathree-dimensionalstructureofporous.Itwasdevelopedonthebasisoftheresinuptoanewtypeofion-exchangeresin.Itisaporouscross-linkedhighmolecularcopolymer,alsoknownaspolymeradsorbent.Monomerdivinylbenzene,inthepresenceofanorganicsolventsuchastoluene,ismadesmallballthatlikefishroebysuspensioncopolymerization.absorbentresinhasalargespecificsurfaceareaandproperporesize,certainsubstancescanbeadsorbedfromthegasphaseorinsolution.Adsorptioniswidelyusedinwastewatertreatment,theseparationandpurificationagentusedaschemicalreactioncatalystcarriers,gaschromatographyanalysisandthefillermaterialofgelpermeationchromatographymolecularweightfractionationcolumn.Itscharacteristicsarerenewableeasily,usedrepeatedly.Itcanachieveahighlevelofseparationpurificationwiththeanionandcationexchangeresins.Keywords：absorbentresin；highpolymeradsorbent；wastewatertreatment；drugseparation；purification1概況1.1吸附樹脂的簡介1.1.1吸附樹脂的現(xiàn)狀在吸附樹脂出現(xiàn)之前，用于吸附目的的吸附劑已廣泛使用，如活性氧化鋁、硅藻土、白土和硅膠、分子篩、活性炭等。吸附樹脂出現(xiàn)于上一世紀(jì)60年代，我國于1980年以后才開始有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。由于結(jié)構(gòu)上的多樣性，吸附樹脂可以根據(jù)實際用途進行選擇或設(shè)計，因此發(fā)展了許多有針對性用途的特殊品種。因此，吸附樹脂的發(fā)展速度很快，新品種，新用途不斷出現(xiàn)。目前吸附樹脂的應(yīng)用已遍及許多領(lǐng)域，形成一種獨特的吸附分離技術(shù)。吸附樹脂及其吸附分離技術(shù)在各個領(lǐng)域中的重要性越來越突出。1.1.2吸附樹脂的性質(zhì)表征吸附樹脂物理特性的參數(shù)有很多,如孔度、孔徑（分布）、比表面、密度、吸水量、水或苯中溶脹系數(shù)以及雜質(zhì)含量等［1］。樹脂一些主要的物理特性對性能的影響見表1。表1吸附樹脂的物理特性對主要性能的影響主?耍的踏響物理對姓載蛾選擇悴水力特性宜接或間接可測取的TOC\o"1-5"\h\z特11E表面職AiF,偵tXX宜接或間接可測取的孔徑（分布”FmXXX粒徑（.分布）XXXX密度電?沖7X濟眠/界XX孔度『嬌或皿*R不碰定X不葩測質(zhì)的H的三錐結(jié)構(gòu)XXX吸附樹脂手感堅硬，有較高的強度。密度略大于水，在有機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，干燥后收縮越厲害。使用中為了避免吸附樹脂過度溶脹，常采用對吸附樹脂溶脹性較小的乙醇、甲醇等進行置換，再過渡到水。吸附樹脂必須在含水的條件下保存，以免樹脂收縮而使孔徑變小。因此吸附樹脂一般都是含水出售的，并以重量為計價單位。影響吸附樹脂載量和選擇性的主要物理參數(shù)是特征表面積、孔徑（分布）、粒徑以及孔的三維結(jié)構(gòu)。這里需要指出的是載量.它與能被產(chǎn)物滲透的孔的內(nèi)部表面積大致成正比，所以主要由孔徑分布決定。由于樹脂的孔徑在不同的情況下會發(fā)生變化，樹脂的選擇性主要是由孔的三維結(jié)構(gòu)決定的。樹脂的粒徑分布和溶脹性能對樹脂的水力學(xué)特性影響很大，在實際生產(chǎn)中直接關(guān)系到生產(chǎn)效率。這可以通過流速來體現(xiàn)。另外.樹脂的比重在進行反沖洗時也是需要考慮的一個重要因素。樹脂的特征含水量與孔容有密切關(guān)系。當(dāng)吸附樹脂被污染時含水量就會發(fā)生變化，利用這點可以來評估樹脂的使用壽命。另外，吸附樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性也影響其使用壽命。吸附樹脂的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，一般不溶于酸、堿及有機溶劑。對于聚苯乙烯類樹脂和聚丙烯酸類樹脂!能被一些氧化劑如次氯酸鈉所降解。1.2吸附樹脂的分類吸附樹脂有許多品種，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。吸附樹脂目前尚無統(tǒng)一的分類方法，通常是根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，一般分為非極性吸附樹脂、中極性吸附樹脂、極性吸附樹脂、強極性吸附樹脂［2］。非極性吸附樹脂是電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負(fù)電荷相對集中的極性基團的樹脂。不帶任何功能基，其疏水性較強，可通過與小分子疏水部分的相互作用吸附溶液中的有機物。最適于吸附極性溶劑（如水）中的非極性物質(zhì)。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹脂。中極性吸附樹脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團，樹脂具有一定的極性。這類樹脂適合提取那些不被苯乙烯樹脂吸附的相對親水的有機物或用于分離那些在苯乙烯樹脂上發(fā)生不可逆吸附的強疏水物質(zhì)。代表性產(chǎn)品為聚丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸乙二酯交聯(lián)的帶酯基的共聚物。極性吸附樹脂的分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、臘基等極性基團，這些基團的極性大于酯基。該類樹脂主要通過靜電相互作用吸附極性物質(zhì)。這類樹脂在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用日益得到重視。強極性吸附樹脂含有極性很強的基團，如毗啶、氨基等。1.3吸附樹脂的選擇吸附樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。從掃描電子顯微鏡下可觀察到，樹脂內(nèi)部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小約在0.06?0.5^m范圍內(nèi)，葡萄珠之間存在許多空隙，這實際上就是樹脂的孔。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脂。正是這種多孔結(jié)構(gòu)賦予樹脂優(yōu)良的吸附性能，因此是吸附樹脂制備和性能研究中的關(guān)鍵技術(shù)［3］。根據(jù)吸附分離對象的不同選擇吸附樹脂的基本條件主要有三點，即比表面積、平均孔徑和極性。一般而言，比表面積越大則吸附量越高。當(dāng)吸附質(zhì)分子較小，且樹脂的平均孔徑正好與之相匹配的時候，比表面積越大則吸附量越高；但是，當(dāng)吸附質(zhì)分子較大，而樹脂的平均孔徑不能與之相匹配的時候，則比表面積大的樹脂的吸附量不一定高。一般當(dāng)樹脂的孔徑正好為吸附質(zhì)分子直徑的3-6倍的時候，比表面積、孔容越大的樹脂吸附能力將越強。孔徑的分布情況對吸附量有影響。若孔徑分布很寬，則小孔部分可能由于受吸附質(zhì)分子擴散速度的限制而不能充分利用，并且大孔部分將使樹脂的比表面積下降，所以樹脂的孔徑分布越窄，吸附性能越好。根據(jù)極性相近原則，極性樹脂易吸附極性物質(zhì)，非極性樹脂易吸附非極性物質(zhì)。1.4吸附樹脂的預(yù)處理吸附樹脂的孔體積一般來說小于其合成時所用致孔劑的體積。這就是說在生產(chǎn)過程或去除致孔劑的過程中出現(xiàn)了縮孔現(xiàn)象。吸附樹脂也不宜干燥，原因是易引起縮孔，使樹脂吸附性能下降。商品吸附樹脂都是含水的，在儲存過程中有可能會因失水而縮孔。另一方面，商品吸附樹脂在出廠前也未進行徹底清洗，不可避免地會殘留一些原料或副產(chǎn)物，吸附樹脂常含有致孔劑、分散劑、交聯(lián)劑、防腐劑、引發(fā)劑和一些未聚合的單體。用前須除去這些可能的有機殘留物以確保被分離的物質(zhì)不受污染，而且合理的處理方法還可使樹脂的孔得到最大限度的恢復(fù)［4］。預(yù)處理方法可用有機溶劑如丙酮、甲醇、乙醇或水來清洗，預(yù)處理合格的指標(biāo)多為“醇提液加水不顯渾濁”，也有以濾液蒸干后無殘留物，或提取液紫外吸收值（波長在254nm）小于0.03作為指標(biāo)。2吸附樹脂的應(yīng)用2.1在天然產(chǎn)物提取方面的應(yīng)用由于吸附樹脂具有巨大的比表面，不同的吸附樹脂有不同的極性，所以可用來分離有機物。例如，含酚廢水中酚的提取，有機溶液的脫色等等。對天然產(chǎn)物的分離和提取，傳統(tǒng)的方法主要是有機溶劑萃取法，缺點是要消耗大量的有機溶劑、易造成環(huán)境污染。而用吸附樹脂進行分離，水煮液直接上柱，不必濃縮，吸附完畢后用稀醇洗脫，洗脫液經(jīng)濃縮、干燥后，即可得純度高、不吸潮的產(chǎn)品；同時，吸附技術(shù)還有設(shè)備簡單、操作方便、生產(chǎn)周期短、能耗和成本低、不加輔料可以成型等優(yōu)點。因此，吸附樹脂在天然產(chǎn)物提取與分離的研究與生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛［5］?，F(xiàn)代研究結(jié)果證明，中藥的有效成分主要是生物堿、黃酮苷類、酚類、甾醇、蒽酮、木質(zhì)素、有機酸、氨基酸、多糖、蛋白質(zhì)、多肽、酶以及揮發(fā)油、萜類［6］。目前，研究的主要對象集中在生物堿、皂苷、黃酮、多糖類成分上。盡管吸附樹脂已用于多種中藥成分的精制純化，但系統(tǒng)研究較少。許多文獻中未提供樹脂的吸附量、解吸率等基本數(shù)據(jù)。張永鈺等［7］用NKA一9純化山核桃蒲殼總生物堿，pH值為7.0的山核桃蒲殼生物堿提取液經(jīng)大孔樹脂吸附后，依次用蒸餾水2BV、30%乙醇2BV和50%乙醇3BV洗脫，總生物堿富集在50%乙醇部分，純化倍數(shù)達(dá)到3.173倍，固體物得率為34.78%。許沛虎等［8］通過樹脂型號的篩選、吸附和洗脫條件的考察，優(yōu)化黃連總生物堿的純化工藝，結(jié)果經(jīng)D101處理后總生物堿的純度可達(dá)50%以上。2.2在水處理方面的應(yīng)用隨著我國石油化工、輕工、紡織業(yè)、食品等工業(yè)的迅速發(fā)展，有機廢水的排放日益增多。因此，廢水處理成為發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。吸附樹脂和其他方法比較有以下特點：舒適穩(wěn)定性好可再生重復(fù)利用，節(jié)約開支；吸附效果好，解析后解析物可以重復(fù)利用，特別是重金屬；工藝簡單，操作方便，費用低；適用范圍廣受外界條件影響小［9］。劉曉寧等［10］討論了從環(huán)境溶液體系中提取與回收硼資源，介紹了硼吸附樹脂的發(fā)展過程性能和研究現(xiàn)狀，研究了使用硼吸附樹脂富集溶液中的硼，或去除含硼廢水中的硼的各種方法。2.3在藥物分離提取方面的應(yīng)用在紅霉索、絲裂霉素、頭孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附樹脂提取法。由于吸附樹脂不受溶液pH值的影響，不必調(diào)整抗菌素發(fā)酵液的pH值，因此不會造成酸、堿對發(fā)酵液活性的破壞。用吸附樹脂對中草藥中有效成分的提取研究工作正在開展，在人參皂甙、絞股蘭、甜葉菊等的提取中已取得卓著的成績［11］。張豐香［12］等從分子極性以及熱力學(xué)角度研究了大孔吸附樹脂對具有血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制活性的魚鱗多肽的分離及吸附作用。采用不同濃度的乙醇對吸附魚鱗多肽的大孔樹脂進行洗脫，得到不同極性的洗脫組分，各組分之間相對分子質(zhì)量的大小沒有顯著的差別，但各組分ACE抑制活性差異顯著。吸附熱力學(xué)實驗結(jié)果表明大孔吸附樹脂對具有ACE抑制活性的魚鱗多肽的吸附過程是熱推動的，升高溫度有利于魚鱗肽的吸附，DA201