第二章吸附分離功能高分子

1、 Chapter 2 吸附分離功能高分子吸附分離功能高分子2.1 2.1 概概 述述吸附過程吸附過程 分離分離：被吸附的物質(zhì)或分子（吸附質(zhì)）從原先：被吸附的物質(zhì)或分子（吸附質(zhì)）從原先所在的一相中被分離出來所在的一相中被分離出來 富集富集：在另一相（即吸附相，吸附劑的表面）：在另一相（即吸附相，吸附劑的表面）堆積或富集。堆積或富集。吸收吸收：進入第二相形成：進入第二相形成“溶液溶液”p 化學吸附，化學吸附，是指形成了化學鍵的吸附?？梢允请x子鍵、是指形成了化學鍵的吸附?？梢允请x子鍵、共價鍵和配位鍵。共價鍵和配位鍵。p 物理吸附，物理吸附，通過范德華力、偶極通過范德華力、偶極- -偶極相互作用、氫鍵

2、偶極相互作用、氫鍵等較弱的作用力吸附物質(zhì)。等較弱的作用力吸附物質(zhì)。p 親和吸附，親和吸附，是指一些生物分子對某些物質(zhì)的吸附呈現(xiàn)是指一些生物分子對某些物質(zhì)的吸附呈現(xiàn)專一性或高選擇性，如抗原專一性或高選擇性，如抗原- -抗體、配體抗體、配體- -受體、酶受體、酶- -底底物、互補物、互補DNADNA鏈等的特異性相互作用。鏈等的特異性相互作用。依據(jù)吸附機理依據(jù)吸附機理：吸附質(zhì)和吸附劑之間的吸附分為：吸附質(zhì)和吸附劑之間的吸附分為吸附劑的分類吸附劑的分類高分子吸附劑的優(yōu)勢高分子吸附劑的優(yōu)勢 吸附劑的吸附劑的本體性能本體性能與與表面性能表面性能均十分優(yōu)異；均十分優(yōu)異； 多孔性多孔性，使吸附劑，使吸附劑有效

3、吸附面積有效吸附面積大大增加；大大增加； 具有一定具有一定交聯(lián)度交聯(lián)度， 為吸附的動力學過程提供便利條件為吸附的動力學過程提供便利條件 強度高，耐氧化，耐輻射，耐熱，易再生和回收強度高，耐氧化，耐輻射，耐熱，易再生和回收又稱為高分子吸附劑或高分子樹脂，是利又稱為高分子吸附劑或高分子樹脂，是利用高分子材料與被吸附物質(zhì)之間的物理或化學作用，使其發(fā)生用高分子材料與被吸附物質(zhì)之間的物理或化學作用，使其發(fā)生暫時或永久性結(jié)合，實現(xiàn)物質(zhì)選擇性分離的一類高分子材料。暫時或永久性結(jié)合，實現(xiàn)物質(zhì)選擇性分離的一類高分子材料。 聚合物的化學組成：聚合物的化學組成： 基本元素的影響基本元素的影響 官能團的影響官能團的影

4、響 聚合物鏈結(jié)構和超分子結(jié)構：聚合物鏈結(jié)構和超分子結(jié)構： 分子間作用分子間作用力、結(jié)晶度和取向度力、結(jié)晶度和取向度 吸附樹脂的宏觀結(jié)構吸附樹脂的宏觀結(jié)構：表面性能（表面性能（孔結(jié)構孔結(jié)構）1. 1. 內(nèi)因內(nèi)因 溫度溫度：溫度高，不利于吸附：溫度高，不利于吸附 周圍介質(zhì)周圍介質(zhì)：介質(zhì)與吸附劑作用強烈：介質(zhì)與吸附劑作用強烈 ( (脫附劑脫附劑) ) 介質(zhì)與吸附劑的作用力和被吸附物質(zhì)與吸附劑介質(zhì)與吸附劑的作用力和被吸附物質(zhì)與吸附劑的作用力處在同一數(shù)量級的作用力處在同一數(shù)量級( (選擇性選擇性) ) 介質(zhì)與吸附劑作用很小介質(zhì)與吸附劑作用很小( (分散劑分散劑) ) pHpH值值：兩性物質(zhì)在：兩性物質(zhì)在

5、等電點等電點吸附量最大，有機酸在吸附量最大，有機酸在酸性條件，胺類在堿性條件下易被非極性吸附劑酸性條件，胺類在堿性條件下易被非極性吸附劑所吸附所吸附2. 2. 外因外因 流動相的流速流動相的流速 溶液黏度（擴散速率）溶液黏度（擴散速率） 被吸附物質(zhì)的擴散系數(shù)等動力學因素被吸附物質(zhì)的擴散系數(shù)等動力學因素3. 3. 其他因素其他因素 疏水性單體的疏水性單體的懸浮聚合懸浮聚合 含極性基團的取代烯烴單體的懸浮聚合含極性基團的取代烯烴單體的懸浮聚合 水溶性單體的反相懸浮聚合水溶性單體的反相懸浮聚合 線形高分子的懸浮交聯(lián)成球反應線形高分子的懸浮交聯(lián)成球反應1. 1. 成球技術成球技術 惰性溶劑致孔惰性溶劑

6、致孔 線形高分子致孔（大孔）線形高分子致孔（大孔） 后交聯(lián)成孔（大網(wǎng)均孔）后交聯(lián)成孔（大網(wǎng)均孔） 無機納米微粒致孔無機納米微粒致孔2. 2. 致孔技術致孔技術后交聯(lián)成孔后交聯(lián)成孔2.22.2 離子交換樹脂離子交換樹脂含水含水狀態(tài)狀態(tài)下的下的離子離子交交換樹脂內(nèi)換樹脂內(nèi)部存在部存在細細孔孔，離子離子就在其就在其間擴間擴散散并進并進行行離離子子交交換換。固定固定陰離子陰離子交交換換基，如基，如SOSO3 3- -對對立立陽離陽離子，如子，如 H H+ +苯乙烯苯乙烯基體基體二乙烯苯架二乙烯苯架橋橋水水等弱等弱酸親和力強，對酸親和力強，對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 ) Ca2

8、H2PSO 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)()(2CO

9、OHMPCOOHCOMCOOHPNaMPCOOMPCOONa2)(222 第二2.3 2.3 吸附樹脂吸附樹脂顯微鏡下觀察到1. 1. 中極性吸附樹脂的合成中極性吸附樹脂的合成 中極性單體聚合得到中極性單體聚合得到 由交聯(lián)聚苯乙烯通過功能化，可以合成多種類由交聯(lián)聚苯乙烯通過功能化，可以合成多種類型的吸附分離功能高分子材料型的吸附分離功能高分子材料采用中極性單體與苯乙烯、二乙烯苯采用中極性單體與苯乙烯、二乙烯苯懸浮共聚懸浮共聚2. 2. 強極性吸附樹脂的合成強極性吸附樹脂的合成四、吸附樹脂的分離原理四、吸附樹脂的分離原理0011)(ppCVCCVppVpmmaCaCVVm1具體內(nèi)容請參見物理化學具體內(nèi)容請參見物理化學2.4 2.4 螯合樹脂螯合樹脂2.5 2.5 高吸水性樹脂高吸水性樹脂油溶單體油溶單體 + + 油溶引發(fā)劑油溶引發(fā)劑 + + 水水 + + 分散