功能高分子材料-第二章 吸附分离高分子材料

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1、第二章吸附分离高分子材料吸附分离高分子的发展简史吸附分离功能高分子主要包括吸附树脂和离子交换树脂。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。但由于高分子分离膜在材料形式、分离原理和应用领域有其特殊性，因此将在第三章中详细介绍。概述2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。离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其历史可追溯到上一世纪30年代。1935年英国的Adams和Holmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子

2、交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。3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。4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

3、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。5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。6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

4、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。7吸附分离高分子材料是利用高分子材料与被吸附物质之间的物理或化学作用（化学键、氢键或分子间作用力），使两者之间发生暂时或永久性结合，进而发挥各种功效的材料。吸附分离材料广泛应用于物质的分离与提纯。8吸附剂：从液体或气体中选择吸附某些或某类分子的材料。吸附剂不仅包括有机的高分子材料，也包括无机的材料，有人

5、工合成的，也有天然或半天然的材料。吸附质：被吸附的分子。9无机吸附剂化学结构强极性吸附剂中极性吸附剂非极性吸附剂可再生高分子试剂和催化剂螯合剂离子交换剂无定形颗粒吸附剂离子交换纤维与吸附性纤维球形树脂（大孔、凝胶、大网）亲和吸附物理吸附化学吸附形态与孔结构高分子吸附剂吸附机理碳质吸附剂仿生吸附剂免疫吸附剂102.1吸附树脂吸附树脂是一类多孔性的、适度交联的高分子共聚物。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。吸附树脂与被吸附物质之间的作用主要是物理作用，如范德华力、偶极-偶极作用、氢键等较弱的作用力。11一、吸附树脂的分类按其化学结构分为以下几类：（1）非极性

6、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性基团。代表性产品为由二乙烯苯交联的聚苯乙烯大孔树脂，根据孔径和比表面积的不同，从而对吸附质的分子大小呈现出不同的选择性。主要是通过范德华力从水溶液中吸附具有一定疏水性的物质。12（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。如交联聚丙烯酸甲酯、交联聚甲基丙烯酸甲酯及（甲基）丙烯酸与苯乙烯的共聚物等。从水中吸附物质，除范德华力外，氢键起到一定作用。13（3）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、酰胺基、亚砜基、腈基等。亚砜类、聚丙烯酰胺类、氧化氮类、脲醛树脂

7、类。通过氢键作用和偶极-偶极相互作用进行，也称氢键吸附剂。14以物理作用作为吸附动力的还有亲和吸附剂。是一类由生物亲和原理设计合成的，对目标物质的吸附呈现专一性或高选择性的吸附剂，在生化物质的分离、临床检测、血液净化治疗等方面有重要用途。吸附专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华力、偶极-偶极作用等多种键力的空间协调作用，如抗体-抗原、酶-底物、互补的DNA链等。这类吸附剂又称仿生吸附剂。15二、吸附树脂的制备技术及主要品种吸附树脂通常是球形的微小颗粒，直径0.1-