功能高分子吸附分离03.ppt

1、第三章 吸附分离功能高分子材料,3.1 概述 3.1.1 吸附分离功能高分子的发展简史吸附分离功能高分子主要包括离子交换树脂和吸附树脂。从广义上讲，吸附分离功能高分子还应该包括高分子分离膜材料。,第三章 吸附分离功能高分子材料,离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物。它具有一般聚合物所没有的新功能离子交换功能，本质上属于反应性聚合物。 吸附树脂是指具有特殊吸附功能的一类树脂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既简 便又节约能源。因此根据Adams和Holmes的发明，带 有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产 并在水的脱盐中得到了应用。19

2、44年 DAlelio 合成了具有优良物理和化学性能 的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚 丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。,第三章 吸附分离功能高分子材料,离子交换树脂发展史上的另一个重大成果是大孔 型树脂的开发。20世纪50年代末，国内外包括我国的 南开大学化学系在内的诸多单位几乎同时合成出大孔 型离子交换树脂。与凝胶型离子交换树脂相比，大孔 型离子交换树脂具有机械强度高、交换速度快和抗有 机污染的优点，因此很快得到广泛的应用。,第三章 吸附分离功能高分子材料,从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要 的功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯 合树脂、聚合物固

3、载催化剂、高分子试剂、固定化酶 等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在 21世纪发挥重要的作用。离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来 的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同， 但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如 中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。,第三章 吸附分离功能高分子材料,吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的 一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分 子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具 有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中 吸附某些物质。在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已 广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土

4、和硅胶、 分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分 支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。,第三章 吸附分离功能高分子材料,吸附树脂出现于上一世纪60年代，我国于1980年 以后才开始有工业规模的生产和应用。目前吸附树脂 的应用已遍及许多领域，形成一种独特的吸附分离技 术。由于结构上的多样性，吸附树脂可以根据实际用 途进行选择或设计，因此发展了许多有针对性用途的 特殊品种。这是其他吸附剂所无法比拟的。也正是由 于这种原因，吸附树脂的发展速度很快，新品种，新 用途不断出现。吸附树脂及其吸附分离技术在各个领 域中的重要性越来越突出。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.2 离子交换树脂

5、和吸附树脂的结构 3.2.1 离子交换树脂的结构离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网 状高分子材料，其外形一般为颗粒状，不溶于水和一 般的酸、碱，也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙 酮和烃类溶剂。常见的离子交换树脂的粒径为0.3 1.2nm。一些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大 于或小于这一范围。,第三章 吸附分离功能高分子材料,图31 聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图,第三章 吸附分离功能高分子材料,从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构 的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功 能基团上吸附的可交换的离子。强酸型阳离子交换树脂的功能基团是SO3-H+， 它可解离出H+，而

6、H+可与周围的外来离子互相交换。 功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由 它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子 互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.2.2 吸附树脂的结构吸附树脂的外观一般为直径为0.31.0 mm的小圆 球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳白色、 浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能影响 很大。粒径越小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但 是粒径太小，使用时对流体的阻力太大，过滤困难， 并且容易流失。粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以 做到，故目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。,第三章 吸附分离功能高分子

7、材料,吸附树脂手感坚硬，有较高的强度。密度略大于 水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但干燥后重新收 缩。而且往往溶胀越大时，干燥后收缩越厉害。使用 中为了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树脂溶 胀性较小的乙醇、甲醇等进行置换，再过渡到水。吸 附树脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收缩而使 孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。,第三章 吸附分离功能高分子材料,吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下 可观察到，树脂内部像一堆葡萄微球，葡萄珠的大小 约在0.060.5m范围内，葡萄珠之间存在许多空 隙，这实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还 有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球

8、 型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂优良的吸附性 能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.3 离子交换树脂和吸附树脂的分类 3.3.1 离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最 重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。,第三章 吸附分离功能高分子材料,阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和 弱酸型三种。如RSO3H为强酸型，RPO(OH)2为 中酸型，RCOOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸 型和弱酸型统称为弱酸型。阴离子交换树脂又可

9、分为强碱型和弱碱型两种。 如R3NCl为强碱型，RNH2、RNRH和，R NR”2为弱碱型。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（2）按树脂的物理结构分类按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝 胶型、大孔型和载体型三类。图32是这些树脂结构 的示意图。,图32 不同物理结构离子交换树脂的模型,第三章 吸附分离功能高分子材料,1）凝胶型离子交换树脂凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的离子交 换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光 滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶 状，并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙 约为24nm。一般无机小分子的半径在1nm以下，因 此可自由地

10、通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在 无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体 积缩小，无机小分子无法通过。所以，这类离子交换 树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。,第三章 吸附分离功能高分子材料,2）大孔型离子交换树脂针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大孔型 离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表 面粗糙，为非均相凝胶结构。即使在干燥状态，内部 也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体系中起离 子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径一般 为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百平 方米，因此其吸附功能十分显著。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3）载体型离子交换

11、树脂载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要 用作液相色谱的固定相。一般是将离子交换树脂包覆 在硅胶或玻璃珠等表面上制成。它可经受液相色谱中 流动介质的高压，又具有离子交换功能。此外，为了特殊的需要，已研制成多种具有特殊 功能的离子交换树脂。如螯合树脂、氧化还原树脂、 两性树脂等。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.3.2 吸附树脂的分类吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的 种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有 较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方法， 通常按其化学结构分为以下几类。 （1）非极性吸附树脂 指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正 负电荷相对集中的极

12、性基团的树脂。代表性产品为由 苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（2）中极性吸附树脂 这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，树 脂具有一定的极性。 （3）极性吸附树脂分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基 团，这些基团的极性大于酯基。 （4）强极性吸附树脂强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、 氨基等。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.5 离子交换树脂的制备方法 3.5.1 凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部 分：合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交 换基团。具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之 溶胀，通过

13、化学反应将交换基团连接到大分子上。也 可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带有交换 基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（1）强酸型阳离子交换树脂的制备强酸型阳离子交换树脂绝大多数为聚苯乙烯系骨 架，通常采用悬浮聚合法合成树脂，然后磺化接上交 换基团。由上述反应获得的球状共聚物称为“白球”。将白 球洗净干燥后，即可进行连接交换基团的磺化反应。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（2）弱酸型阳离子交换树脂的制备弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙烯酸系骨架， 因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。,其中，COOH即为交换基团。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（3）

14、强碱型阴离子交换树脂的制备强碱型阴离子交换树脂主要以季胺基作为离子交 换基团，以聚苯乙烯作骨架。制备方法是：将聚苯乙 烯系白球进行氯甲基化，然后利用苯环对位上的氯甲 基的活泼氯，定量地与各种胺进行胺基化反应。苯环可在路易氏酸如ZnCl2，AlCl3，SnCl4等催化 下，与氯甲醚氯甲基化。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（4）弱碱型阴离子交换树脂的制备用氯球与伯胺、仲胺或叔胺类化合物进行胺化反 应，可得弱碱离子交换树脂。但由于制备氯球过程的 毒性较大，现在生产中已较少采用这种方法。利用羧酸类基团与胺类化合物进行酰胺化反应， 可制得含酰胺基团的弱碱型阴离子交换树脂。例如将 交联的聚丙烯酸甲酯在

15、二乙烯基苯或苯乙酮中溶胀， 然后在130150下与多乙烯多胺反应，形成多胺树 脂。再用甲醛或甲酸进行甲基化反应，可获得性能良 好的叔胺树脂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.5.2 大孔型离子交换树脂大孔型离子交换树脂的特点是在树脂内部存在大 量的毛细孔。无论树脂处于干态或湿态、收缩或溶胀 时，这种毛细孔都不会消失。凝胶型离子交换树脂中 的分子间隙为24nm，而大孔型树脂中的毛细孔直径 可达几nm至几千nm。分子间隙为2nm的离子交换树 脂的比表面积约为l m2/g，而20nm孔径的大孔型树脂 的比表面积高达几千m2/g。若在大孔骨架上连接上交 换功能基团，就成为大孔型离子交换树脂。,第三

16、章 吸附分离功能高分子材料,凝胶型离子交换树脂除了有在干态和非水系统中 不能使用的缺点外，还存在一个严重的缺点，即使用 中会产生“中毒”现象。所谓的中毒是指其在使用了一 段时间后，会失去离子交换功能现象。研究表明，这 是由于苯乙烯与二乙烯基苯的共聚特性造成的。,第三章 吸附分离功能高分子材料,在共聚过程中，二乙烯基苯的自聚速率大于与苯 乙烯共聚，因此在聚合初期，进入共聚物的二乙烯基 苯单元比例较高，而聚合后期，二乙烯基苯单体已基 本消耗完，反应主要为苯乙烯的自聚。结果，球状树 脂内部的交联密度不同，外疏内密。在离子交换树脂使用中，体积较大的离子扩散进 入树脂内部。而在再生时，由于外疏内密的结构

17、，较 大离子会卡在分子间隙中，不易与可移动离子发生交 换，最终失去交换功能，造成树脂“中毒”现象。大孔 型离子交换树脂不存在外疏内密的结构，从而克服了 中毒现象。,第三章 吸附分离功能高分子材料,大孔型树脂的制备方法与凝胶型离子交换树脂基 本相同。重要的大孔型树脂仍以苯乙烯类为主。与离 子交换树脂相比，制备中有两个最大的不同之处：一 是二乙烯基苯含量大大增加，一般达85以上；二是 在制备中加入致孔剂。致孔剂可分为两大类：一类为聚合物的良溶剂， 又称溶胀剂；另一类为聚合物的不良溶剂，即单体的 溶剂，聚合物的沉淀剂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,良溶剂如甲苯，共聚物的链节在甲苯中伸展。随 交联

18、程度提高，共聚物逐渐固化，聚合物和良溶剂开 始出现相分离。聚合完成后，抽提去除溶剂，则在聚 合物骨架上留下多孔结构。不良溶剂如脂肪醇，它们是单体的溶剂，聚合物 的沉淀剂。共聚物分子随聚合的进行逐渐卷缩，形成 细小的分子圆球，圆球之间通过分子链相互缠结。因 此，这种大孔型树脂仿佛是由一簇葡萄状小球组成。 一般来说，由不良溶剂致孔的大孔型树脂比良溶剂致 孔的大孔型树脂有较大的孔径和较小的比表面积。,第三章 吸附分离功能高分子材料,通过对两种致孔剂的选择和配合，可以获得各种 规格的大孔型树脂。例如。将100己烷作致孔剂， 产物的比表面积为90m2/g，孔径为43nm。而改为15 甲苯和85己烷混合物

19、作致孔剂，孔径降至13.5nm， 而产物的比表面积提高到171m2/g 。如果在上述树脂中连接上各种交换基团，就得到 各种规格的大孔型离子交换树脂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.6 其它类型的离子交换树脂 3.6.1 氧化还原树脂氧化还原树脂也称电子交换树脂，指带有能与周 围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应的一类 树脂。在交换过程中，树脂失去电子，由原来的还原形 式转变为氧化形式，而周围的物质被还原。,第三章 吸附分离功能高分子材料,氧化还原树脂的制备方法与其他离子交换树脂类 似，可以将带有氧化还原基团的单体通过连锁聚合或 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

20、高分子的基团反应，引入氧化还原基团来制 取。当然也可通过天然高分子改性获得。重要的氧化还原树脂包括氢醌类、琉基类、吡啶 类、二茂铁类、吩噻嗪类等多种类型。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.6.2 两性树脂将阴、阳两种离子交换树脂配合，可以除去溶液 中的阴、阳离子，达到去盐的目的。但在再生时，也 需要将两种树脂分别用酸、碱处理，手续较繁琐。为 了克服这些缺点，研制了将阴、阳交换基团连接在同 一树脂骨架上的两性树脂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,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。树脂使用后，只需 大量的

21、水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的形式。两性树脂不仅可用于分离溶液中的盐类和有机 物，还可作为缓冲剂，调节溶液的酸碱性。,第三章 吸附分离功能高分子材料,两性树脂通常是通过将分别带有阴、阳离子交换 基团的两种单体共聚而制得的，而蛇笼树脂则是先将 一种单体进行体型聚合，然后将此体型聚合物在某种 溶剂中溶胀，再将另一种单体在此溶胀聚合物中进行 聚合制得的，相当于一种半互穿网络体系。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.7 离子交换树脂和吸附树脂的功能离子交换树脂最主要的功能是离子交换，此外， 它还具有吸附、催化、脱水等功能。吸附树脂则以其 巨大的表面积而具有优异的吸附性为其主要功能。 3.7.1 离

22、子交换功能离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，它们可发 生下列三种类型的离子交换反应。,第三章 吸附分离功能高分子材料,中和反应：,第三章 吸附分离功能高分子材料,复分解反应：,第三章 吸附分离功能高分子材料,中性盐反应：,第三章 吸附分离功能高分子材料,从上面的反应可见，所有的阳离子交换树脂和阴 离子交换树脂均可进行中和反应和复分解反应。仅由 于交换功能基团的性质不同，交换能力有所不同。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。所有上述反应均是平衡可逆反应，这正是离子交 换树脂可以再生的本质。只要控制溶液的pH值、离子 浓度和温度等因素，就可使反应向逆向进行，达

23、到再 生的目的。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.7.2 吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，还是吸附 树脂相对来说，均具有很大的比表面积。根据表面化 学的原理，表面具有吸附能力。原则上讲，任何物质 均可被表面所吸附，随表面性质、表面力场的不同， 吸附具有一定的选择性。,第三章 吸附分离功能高分子材料,吸附功能不同于离子交换功能，吸附量的大小和 吸附的选择性，决定于诸多因素，其中最主要决定于 表面的极性和被吸附物质的极性。吸附是范德华力的 作用，因此是可逆的，可用适当的溶剂或适当的温度 使之解吸。图34是氢型强酸型阳离子交换树脂从水醇混合 溶液中吸附不同种类醇的行为。由图可见，对烷基

24、越 大的醇，吸附性越好。这是由于树脂表面的非极性大 分子与醇中烷基的亲和力不同所引起的。,第三章 吸附分离功能高分子材料,图34 离子交换树脂对醇的吸附行为,第三章 吸附分离功能高分子材料,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。大孔型树脂不仅可以从极性溶剂中吸附弱极 性或非极性的物质，而且可以从非极性溶剂中吸附弱 极性的物质，也可对气体进行选择吸附。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.7.3 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

25、。图 35是以强酸型阳离子交换树脂作为脱水剂，对各种 有机溶剂进行脱水的实验曲线。,第三章 吸附分离功能高分子材料,图35 离子交换树脂对不同溶剂的脱水作用,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.7.4 催化功能小分子酸和碱是许多有机化学反应和聚合反应的 催化剂。离子交换树脂相当于多元酸和多元碱，也可 对许多化学反应起催化作用。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。如用强酸 型阳离于交换树脂可作为酯化反应的催化剂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,利用大孔型树脂的强吸附功能，将易于分解失效 的催化剂从AlC13等吸附在微孔中。

26、在反应过程中则 逐步释放出来以提高催化剂的效率。这也归属于树脂 的催化功能。除了上述几个功能外，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。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.8 离子交换树脂的质量控制（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的能力。树脂的交换容量与其实际所含的离子基团的数量 并不一定一致，因为树脂上的离子集团并不一定会全 部进行离子交换，可交换的基团的比例依据测试条件 不同而异。根据测定方法不同，有湿基全交换容量、 全交换容量、工作交换容量（模拟实际应用条件测得 的柱交换容量）等。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（

27、2）强度交换树脂的强度用磨后圆球率来考核。树脂验收 标准规定磨后圆球率大于等于90为合格的指标。（3）溶出物溶出物是指树脂中的低聚物以及残留反应物，通 常是一些可溶性的有机物。在使用中，这些有机物会 逐步溶出，影响水质并污染树脂。对于溶出物应力求 在生产过程中得到处理，而不应只通过使用前预处理 来减少。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（4）粒径离子交换树脂的颗粒大小可用粒径表示。我国通 用工业离子交换树脂的粒径范围为0.3151.2 mm。除了用粒径范围表示粒度外，还常用有效粒径和 均一系数来描述离子交换树脂的粒径。有效粒径为保 留90树脂样品（湿态）的筛孔孔径，以mm表示； 均一系数为保留

28、40树脂样品（湿态）的筛孔孔径与 有效粒径之比值。均一系数为表示粒径均一程度的参 数，其数值愈小，则表示颗粒大小愈均匀。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（5）树脂的含水量离子交换树脂的应用绝大部分是在水溶液中进行 的。水分子一方面可使树脂上的离子化基团和欲交换 的化合物分子离子化，以便进行交换；另一方面水使 树脂溶胀，使凝胶树脂或大孔树脂的凝胶部分产生凝 胶孔，以便离子能以适当的速度在其中扩散。所以离 子交换树脂必须具有良好的吸水性。但树脂在贮存过 程的含水量不能太大，否则会降低其机械强度和体积 交换容量。离子交换树脂的含水量一般为3080 ，随树脂的种类和用途而变。,第三章 吸附分离功能高

29、分子材料,（6）比表面积、孔容、孔度、孔径和孔径分布比表面积主要指大孔树脂的内表面积。大孔树脂 的比表面积常在11000m2/g之间。相比之下，树脂 的外表面积是非常小的(约0.1m2/g)，且变化不大。孔容是指单位质量树脂的孔体积。孔度为树脂的孔容占树脂总体积的百分比。孔径是将树脂内孔穴近似看作圆柱形时的直径。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.9 离子交换树脂和吸附树脂的应用 3.9.1 离子交换树脂的应用（1）水处理水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制 备等。水处理是离子交换树脂最基本的用途之一。如 下面是去离子水的制备装置。,第三章 吸附分离功能高分子材料,第三章 吸附分离功能

30、高分子材料,（2）冶金工业离子交换是冶金工业的重要单元操作之一。在 铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵 金属和过渡金属的分离、提纯和回收方面，离子交换 树脂均起着十分重要的作用。离子交换树脂还可用于选矿。在矿浆中加入离子 交换树脂可改变矿浆中水的离子组成，使浮选剂更有 利于吸附所需要的金属，提高浮选剂的选择性和选矿 效率。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（3）原子能工业离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃 料的分离、提纯、精制、回收等。用离子交换树脂制 备高纯水，是核动力用循环、冷却、补给水供应的唯 一手段。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射 性污染处理的主要方法。,第三

31、章 吸附分离功能高分子材料,（4） 海洋资源利用利用离子交换树脂，可从许多海洋生物（例如海 带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料。在海洋航行 和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水是十分经 济和方便的。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（5）化学工业离子交换树脂在化学实验、化工生产上已经和蒸 馏、结晶、萃取和过滤一样，成为重要的单元操作， 普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩 和回收等。离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高 催化效率，简化后处理操作，避免设备的腐蚀。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（6）食品工业离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮 料、调味品等食品加工中都有

32、广泛的应用。特别在酒 类生产中，利用离子交换树脂改进水质、进行酒的脱 色、去浑、去除酒中的酒石酸、水杨酸等杂质，提高 酒的质量。酒类经过离子交换树脂的去铜、锰、铁等 离子，可以增加贮存稳定性。经处理后的酒，香味 纯，透明度好，稳定性可靠，是各种酒类生产中不可 缺少的一项工艺步骤。,第三章 吸附分离功能高分子材料,用离子交换树脂可调节乳品的组成，增加乳液的 稳定性，延长存放时间。此外，用离子交换树脂来调 节牛奶中钙的含量，除去乳品中离子性杂质，如锶 (Sr)、碘(I2)等污染物，均是很成功的。在味精生产中，利用离子交换树脂对谷氨酸的选 择性吸附，可除去产品中的杂质和对产品进行脱色。 这一方法在国

33、内亦已大规模地使用。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（7）医药卫生离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。如 在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、提纯、脱 色、中和及中草药有效成分的提取等。离子交换树脂本身可作为药剂内服，具有解毒、 缓泻、去酸等功效，可用于治疗胃溃疡、促进食欲、 去除肠道放射物质等。对于外敷药剂，用离子交换树脂粉末可配制软 膏、粉剂及婴儿护肤用品，用以吸除伤口毒物和作为 解毒药剂。,第三章 吸附分离功能高分子材料,将各种药物吸附在离子交换树脂上，可有效地控 制药物释放速率，延长药效，减少服药次数。利用离 子交换树脂吸水后体积迅速膨胀的特点，将其与药剂 混合制成药片，服后可

34、迅速胀大崩解，更快更好地发 挥药物的作用。离子交换树脂还是医疗诊断、药物分析检定的重 要药剂，如血液成分分析、胃液检定、药物成分分析 等。具有检测速度快、干扰少等优点。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（8）环境保护离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分 离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电 镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水，影片洗印 废水、工业废气等的治理。例如影片洗印废水中的银 是以Ag(SO3)23-等阴离子形式存在的，使用型强碱 性离子交换树脂处理后，银的回收率可达90以上， 既节约了大量的资金，又使废水达到了排放标准。,第三章 吸附分离功能高分子材料,又如电镀废水中含

35、有大量有毒的金属氰化物，如 Fe(CN)63-，Fe(CN)64-等，用抗有机污染力强的聚丙烯 酰胺系阴离子交换树脂处理后，可使金属氰化物的含 量降至10ppm以下。,第三章 吸附分离功能高分子材料,3.9.2 吸附树脂的应用（1）有机物的分离由于吸附树脂具有巨大的比表面，不同的吸附树 脂有不同的极性，所以可用来分离有机物。例如，含 酚废水中酚的提取，有机溶液的脱色等等。（2）在医疗卫生中的应用吸附树脂可作为血液的清洗剂。这方面的应用研 究正在开展，已有抢救安眠药中毒病人的成功例子。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（3）药物的分离提取在红霉索、丝裂霉素、头孢菌素等抗菌素的提 取中，已采用吸附

36、树脂提取法。由于吸附树脂不受溶 液pH值的影响，不必调整抗菌素发酵液的pH值，因 此不会造成酸、碱对发酵液活性的破坏。用吸附树脂对中草药中有效成分的提取研究工作 正在开展，在人参皂甙、绞股兰、甜叶菊等的提取中 已取得卓著的成绩。,第三章 吸附分离功能高分子材料,（4）在制酒工业中的应用酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水，因 此当制备低度白酒时，需向高度酒中加水稀释。随着 高级脂肪酸脂类溶解度的降低，容易析出而呈浑浊现 象，影响酒的外观。吸附树脂可选择性地吸附酒中分 子较大或极性较强的物质，较小或极性软弱的分子不 被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙 酯等分子较大的物质被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙 酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被吸 附而存留，达到分离、纯化的目的。,复习题 1、离子交换树脂的基本特点和结构 2、吸附树脂的结构和特点 3、离子交换树脂的分类 4、吸附树脂的分类 5、离子交换树脂和吸附树脂的功能 6、离子交换树脂的质量控制,