第二章 吸附分离功能高分子

1、 Chapter 2 吸附分离功能高分子吸附分离功能高分子2.1 2.1 概概 述述吸附过程吸附过程 分离分离：被吸附的物质或分子（吸附质）从原先：被吸附的物质或分子（吸附质）从原先所在的一相中被分离出来所在的一相中被分离出来 富集富集：在另一相（即吸附相，吸附剂的表面）：在另一相（即吸附相，吸附剂的表面）堆积或富集。堆积或富集。吸收吸收：进入第二相形成：进入第二相形成“溶液溶液”p 化学吸附，化学吸附，是指形成了化学键的吸附。可以是离子键、是指形成了化学键的吸附。可以是离子键、共价键和配位键。共价键和配位键。p 物理吸附，物理吸附，通过范德华力、偶极通过范德华力、偶极- -偶极相互作用、氢键

2、偶极相互作用、氢键等较弱的作用力吸附物质。等较弱的作用力吸附物质。p 亲和吸附，亲和吸附，是指一些生物分子对某些物质的吸附呈现是指一些生物分子对某些物质的吸附呈现专一性或高选择性，如抗原专一性或高选择性，如抗原- -抗体、配体抗体、配体- -受体、酶受体、酶- -底底物、互补物、互补DNADNA链等的特异性相互作用。链等的特异性相互作用。依据吸附机理依据吸附机理：吸附质和吸附剂之间的吸附分为：吸附质和吸附剂之间的吸附分为吸附剂的分类吸附剂的分类高分子吸附剂的优势高分子吸附剂的优势 吸附剂的吸附剂的本体性能本体性能与与表面性能表面性能均十分优异；均十分优异； 多孔性多孔性，使吸附剂，使吸附剂有效

3、吸附面积有效吸附面积大大增加；大大增加； 具有一定具有一定交联度交联度， 为吸附的动力学过程提供便利条件为吸附的动力学过程提供便利条件 强度高，耐氧化，耐辐射，耐热，易再生和回收强度高，耐氧化，耐辐射，耐热，易再生和回收又称为高分子吸附剂或高分子树脂，是利又称为高分子吸附剂或高分子树脂，是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，使其发生用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用，使其发生暂时或永久性结合，实现物质选择性分离的一类高分子材料。暂时或永久性结合，实现物质选择性分离的一类高分子材料。 聚合物的化学聚合物的化学组成：组成： 基本元素的基本元素的影响影响 官能团的影响官能团的影

4、响 聚合物链结构和聚合物链结构和超分子结构：超分子结构： 分子间作用分子间作用力、结晶度和取向度力、结晶度和取向度 吸附树脂的宏观吸附树脂的宏观结构结构：表面性能（表面性能（孔结构孔结构）1. 1. 内因内因 温度温度：温度高，不利于吸附：温度高，不利于吸附 周围周围介质介质：介质与吸附剂作用介质与吸附剂作用强烈强烈 ( (脱附剂脱附剂) ) 介质与吸附剂的作用力和被吸附物质与吸附剂介质与吸附剂的作用力和被吸附物质与吸附剂的作用力处在同一的作用力处在同一数量级数量级( (选择性选择性) ) 介质与吸附剂作用很介质与吸附剂作用很小小( (分散剂分散剂) ) pHpH值值：两性物质在：两性物质在等

5、电点等电点吸附量最大，有机酸在吸附量最大，有机酸在酸性条件，胺类在碱性条件下易被非极性吸附剂酸性条件，胺类在碱性条件下易被非极性吸附剂所吸附所吸附2. 2. 外因外因 流动相的流速流动相的流速 溶液溶液黏度（扩散速率）黏度（扩散速率） 被吸附物质的扩散系数等动力学因素被吸附物质的扩散系数等动力学因素3. 3. 其他因素其他因素 疏水性单体的疏水性单体的悬浮聚合悬浮聚合 含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合含极性基团的取代烯烃单体的悬浮聚合 水溶性单体的反相悬浮聚合水溶性单体的反相悬浮聚合 线形高分子的悬浮交联成球反应线形高分子的悬浮交联成球反应1. 1. 成球技术成球技术 惰性溶剂致孔惰性溶剂致

6、孔 线形高分子致孔（大孔）线形高分子致孔（大孔） 后交联成孔（大网均孔）后交联成孔（大网均孔） 无机纳米微粒致孔无机纳米微粒致孔2. 2. 致孔技术致孔技术后交联成孔后交联成孔2.22.2 离子交换树脂离子交换树脂含水含水状态状态下的下的离子离子交交换树脂内换树脂内部存在部存在细细孔孔，离子离子就在其就在其间扩间扩散散并进并进行行离离子子交交换换。固定固定阴离子阴离子交交换换基，如基，如SOSO3 3- -对对立立阳离阳离子，如子，如 H H+ +苯乙烯苯乙烯基体基体二乙烯苯架二乙烯苯架桥桥水水等弱等弱酸亲和力强，对酸亲和力强，对R-SO3H+R-SO3Na +NaOHH2OR-COOH+R-

7、COONa+NaOHH2OR-N(CH3)3OH+HClH2OR-N(CH3)3ClR-NHOH+HClH2OR-NHCl+KClRSO3NaNaClRSO3KCaCl2(RCOO)2CaNaClRCOONaRNH ClRNH BrHClHBrRNH3 Cl(RNH3)2 SO4NaClNa2SO4RSO3HNaClRSO3NaHCl NaClRNH OHRNH ClNaOH223322PSO HCa(PSO ) Ca2H223322PSO HMg(PSO ) Mg2H33PSO HNaPSO NaH33PN (R) OHClPN (R) ClOH2HOHH O22323(PSO ) Ca2H

8、2PSO HCa22323(PSO ) Mg2H2PSO HMg33PSO NaHPSO HNa33PN (R) ClOHPN (R) OHCl223 2434PN (R) SO2OH2PN (R) OHSO2)(222323 22323(PSO ) Ca2Na2PSO NaCa22323(PSO ) Mg2Na2PSO NaMg42SONa3NaHCO223232COOHCONaNaHCO22322CONaOHOHCONaNaClHCaSOPCaHSOP2)(222323HMgSOPMgHSOP2)(222323HNaSOPNaHSOP33223COOHHCOH2222322)()(2COO

9、HMPCOOHCOMCOOHPNaMPCOOMPCOONa2)(222 第二2.3 2.3 吸附树脂吸附树脂显微镜下观察到1. 1. 中极性吸附树脂的合成中极性吸附树脂的合成 中极性单体聚合得到中极性单体聚合得到 由交联聚苯乙烯通过功能化，可以合成多种类由交联聚苯乙烯通过功能化，可以合成多种类型的吸附分离功能高分子材料型的吸附分离功能高分子材料采用中极性单体与苯乙烯、二乙烯苯采用中极性单体与苯乙烯、二乙烯苯悬浮共聚悬浮共聚2. 2. 强极性吸附树脂的合成强极性吸附树脂的合成四、吸附树脂的分离原理四、吸附树脂的分离原理0011)(ppCVCCVppVpmmaCaCVVm1具体内容请参见物理化学具体内容请参见物理化学2.4 2.4 螯合树脂螯合树脂2.5 2.5 高吸水性树脂高吸水性树脂油溶单体油溶单体 + + 油溶引发剂油溶引发剂 + + 水水 + + 分散