材料合成化学功能高分子学习教案.pptx

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1、会计学1材料合成化学功能高分子材料合成化学功能高分子第一页，编辑于星期日：十五点 五十六分。1944 1944年年年年 DAlelio DAlelio 合成了具有优良物理和化学性能的合成了具有优良物理和化学性能的合成了具有优良物理和化学性能的合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯磺化苯乙烯磺化苯乙烯磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚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。丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。丙烯酸树脂，奠定了现代离

2、子交换树脂的基础。此后，此后，此后，此后，DowDow化学公司的化学公司的化学公司的化学公司的 Bauman Bauman 等人开发了苯乙等人开发了苯乙等人开发了苯乙等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm&HassRohm&Hass公司的公司的公司的公司的KuninKunin等人则进一步研制了强碱等人则进一步研制了强碱等人则进一步研制了强碱等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸

3、性丙烯酸系阳离子性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。交换树脂。交换树脂。交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。糖溶液的脱盐脱色等。糖溶液的脱盐脱色等。糖溶液的脱盐脱色等。第1页/共1

4、12页第二页，编辑于星期日：十五点 五十六分。从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要从离子交换树脂出发，还引申发展了一些很重要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、螯的功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯的功能高分子材料。如离子交换纤维、吸附树脂、螯的功能高分子材料。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、固定化酶合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶合树脂、聚合物固载催化剂、高分子试剂、固定化酶合树脂、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

5、能高分子材料正以崭新的姿态在等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在等。这一最传统的功能高分子材料正以崭新的姿态在2121世纪发挥重要的作用。世纪发挥重要的作用。世纪发挥重要的作用。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离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来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，的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂

6、相同，但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如但外观为纤维状，并还可以不同的织物形式出现，如但外观为纤维状，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。中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。中空纤维、纱线、布、无纺布、毡、纸等。第2页/共112页第三页，编辑于星期日：十五点 五十六分。吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的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、

7、高度交联的高分一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分一类新型树脂，是指一类多孔性的、高度交联的高分一类新型树脂，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。这类高分子材料具子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具子共聚物，又称为高分子吸附剂。这类高分子材料具子共聚物，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，可从气相或溶液中有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中有较大的比表面积和适当的孔径，可从气相或溶液中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。吸附某些物质。吸附某些物质。吸附某些物质。在吸附树脂出现之前，用于

8、吸附目的的吸附剂已在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已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、广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、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分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分分子筛、活性炭等。而吸附树脂是吸附剂中的一大分分子筛、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。支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。

9、支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。支，是吸附剂中品种最多、应用最晚的一个类别。第3页/共112页第四页，编辑于星期日：十五点 五十六分。离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 带有可离子化基团的三维网状高分子带有可离子化基团的三维网状高分子带有可离子化基团的三维网状高分子带有可离子化基团的三维网状高分子 外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，外形一般为颗粒状，不溶于水和一般的酸、碱，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、丙酮和烃类溶也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和

10、烃类溶也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶也不溶于普通的有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类溶剂。剂。剂。剂。常见的离子交换树脂的粒径为。常见的离子交换树脂的粒径为。常见的离子交换树脂的粒径为。常见的离子交换树脂的粒径为。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些特殊用途的离子交换树脂的粒径可能大于或小于这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。一范围。一范围。一范围。第4页/共112页第五页，编辑于星期日：十五点 五十六分。图图图图7171 聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯型阳离子型阳离子型阳离子型阳离子交换树脂交换树

11、脂交换树脂交换树脂第5页/共112页第六页，编辑于星期日：十五点 五十六分。从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构从图中可见，树脂由三部分组成：三维空间结构从图中可见，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；功的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功的网络骨架；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。能基团上吸附的可交换的离子。能基团上吸附的可交换的离子。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强酸型阳离子交换树脂的功能基

12、团是强酸型阳离子交换树脂的功能基团是强酸型阳离子交换树脂的功能基团是SOSO3 3-HH+，它可解离出它可解离出它可解离出它可解离出HH+，而，而，而，而HH+可与周围的外来离子互相交换。可与周围的外来离子互相交换。可与周围的外来离子互相交换。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。由功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由功能基团是固定在网络骨架上的，不能自由移动。由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它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子它解离出的离子却能自由移动，并与周围的其他离子它解离

13、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。互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。互相交换。这种能自由移动的离子称为可交换离子。第6页/共112页第七页，编辑于星期日：十五点 五十六分。通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换通过改变浓度差、利用亲和力差别等，使可交换离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、离子与其他同类型离子进行反复的交换，达到浓缩、离子与其他同

14、类型离子进行反复的交换，达到浓缩、分离、提纯、净化等目的。分离、提纯、净化等目的。分离、提纯、净化等目的。分离、提纯、净化等目的。将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换将能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴离子、的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴离子、的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴离子、的树脂称作阳离子交换树脂；而将能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子交换树并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子交换树并能与外来阴离子进行交换的

15、树脂称作阴离子交换树并能与外来阴离子进行交换的树脂称作阴离子交换树脂。脂。脂。脂。从无机化学的角度看，可以认为阳离子交换树从无机化学的角度看，可以认为阳离子交换树从无机化学的角度看，可以认为阳离子交换树从无机化学的角度看，可以认为阳离子交换树脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于高脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于高脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于高脂相当于高分子多元酸，阴离子交换树脂相当于高分子多元碱。应当指出，离子交换树脂除了离子交分子多元碱。应当指出，离子交换树脂除了离子交分子多元碱。应当指出，离子交换树脂除了离子交分子多元碱。应当指出，离子交换树脂除了离子交换功能

16、外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱换功能外，还具有吸附等其他功能，这与无机酸碱是截然不同的。是截然不同的。是截然不同的。是截然不同的。第7页/共112页第八页，编辑于星期日：十五点 五十六分。吸附树脂的结构吸附树脂的结构吸附树脂的结构吸附树脂的结构 吸附树脂的外观一般为直径为吸附树脂的外观一般为直径为吸附树脂的外观一般为直径为吸附树脂的外观一般为直径为1.0 mm1.0 mm的小圆的小圆的小圆的小圆球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳白色、球，表面光滑，根据品种和性能的不同可为乳白色、球，表面光滑，

17、根据品种和性能的不同可为乳白色、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。浅黄色或深褐色。浅黄色或深褐色。浅黄色或深褐色。吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。粒径越吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。粒径越吸附树脂的颗粒的大小对性能影响很大。粒径越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，小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但是粒径太小，小、越均匀，树脂的吸附性能越好。但是粒径太小，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，并且容易流使用时对流体的阻力太大，过滤困难，并且容易流使用时对流体的阻力

18、太大，过滤困难，并且容易流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，故失。粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以做到，故失。粒径均一的吸附树脂在生产中尚难以做到，故失。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。目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。目前吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。第8页/共112页第九页，编辑于星期日：十五点 五十六分。吸附树脂手感坚硬，有较高的强度。密度略大于吸附树脂手感坚硬，有较高的强度。密度略大于吸附树脂手感坚硬，有较高的强度。密度略大于吸附树脂手感坚硬，有较高的

19、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。而且往水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但干燥后重新收缩。而且往水，在有机溶剂中有一定溶胀性。但干燥后重新收缩。而且往水，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。往溶胀越大时，干燥后收缩越厉害。往溶胀越大时，干燥后收缩越厉害。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，常采用对吸附树使用中为了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树使用中为了避免吸附树脂过度溶胀，常采用对吸附树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。脂溶胀性

20、较小的乙醇、甲醇等进行置换，再过渡到水。脂溶胀性较小的乙醇、甲醇等进行置换，再过渡到水。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，以免树脂收缩而使吸附树脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收缩而使吸附树脂必须在含水的条件下保存，以免树脂收缩而使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。孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。第9页/共112页第十页，编辑于星期日：十五点 五十六分。吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下吸附

21、树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下吸附树脂内部结构很复杂。从扫描电子显微镜下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珠，葡萄珠的大小可观察到，树脂内部像一堆葡萄微珠，葡萄珠的大小可观察到，树脂内部像一堆葡萄微珠，葡萄珠的大小可观察到，树脂内部像一堆葡萄微珠，葡萄珠的大小约在范围内，葡萄珠之间存在许多空约在范围内，葡萄珠之间存在许多空约在范围内，葡萄珠之间存在许多空约在范围内，葡萄珠之间存在许多空隙，这实际上就是树脂的孔。隙，这实际上就是树脂的孔。隙，这实际上就是树脂的孔。隙，这实际上就是树脂的孔。葡萄珠内部还有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连葡萄珠内部还有许多

22、微孔。葡萄珠之间的相互粘连葡萄珠内部还有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连葡萄珠内部还有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂则形成宏观上球型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂则形成宏观上球型的树脂。正是这种多孔结构赋予树脂则形成宏观上球型的树脂。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优良的吸附性能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的优良的吸附性能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的优良的吸附性能，因此是吸附树脂制备和性能研究中的关键技术。关键技术。关键技术。关键技术。第10页/共112页第十一页，编辑于星期日：十五点 五十六分。

23、离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类 离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用和最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重要的分类方法有以下两种重要的分类方法有以下两种重要的分类方法有以下两种:（1 1）按交换基团的性质分类）按交换基团的性质分类）按交换基团的性质分类）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两大类按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为两大类按交换基团性质的不同，可将离子交换树脂分为两大类按交换基团性质的不

24、同，可将离子交换树脂分为两大类 阳离子交换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂 阳离子交换树脂可进一步分为阳离子交换树脂可进一步分为阳离子交换树脂可进一步分为阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和强酸型、中酸型和强酸型、中酸型和强酸型、中酸型和弱酸型弱酸型弱酸型弱酸型三种。如三种。如三种。如三种。如RSORSO3 3HH为强酸型，为强酸型，为强酸型，为强酸型，RPO(OH)RPO(OH)2 2为为为为中酸型，中酸型，中酸型，中酸型，RCOOHRCOOH为弱酸型。习惯上，一般将中酸为弱酸型。习惯上，一般将中酸为弱酸型。习惯上

25、，一般将中酸为弱酸型。习惯上，一般将中酸型和弱酸型统称为弱酸型。型和弱酸型统称为弱酸型。型和弱酸型统称为弱酸型。型和弱酸型统称为弱酸型。第11页/共112页第十二页，编辑于星期日：十五点 五十六分。阴离子交换树脂又可分为阴离子交换树脂又可分为阴离子交换树脂又可分为阴离子交换树脂又可分为强碱型和弱碱型强碱型和弱碱型强碱型和弱碱型强碱型和弱碱型两种。两种。两种。两种。如如如如R R3 3NClNCl为强碱型，为强碱型，为强碱型，为强碱型，RNHRNH2 2、RNRHRNRH和，和，和，和，RRNR”NR”2 2为弱碱型。为弱碱型。为弱碱型。为弱碱型。（2 2）按树脂的物理结构分类）按树脂的物理结构

26、分类）按树脂的物理结构分类）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按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝凝凝凝胶型、大孔型和载体型胶型、大孔型和载体型胶型、大孔型和载体型胶型、大孔型和载体型三类。图三类。图三类。图三类。图3232是这些树脂结构是这些树脂结构是这些树脂结构是这些树脂结构的示意图。的示意图。的示意图。的示意图。第12页/共112页第十三页，编辑于星期日：十五点 五十六分。图图72 不同物理结构离子交换树脂的模型不同物理结构离子交换树脂的模型第13页/共112页第十四页，编辑

27、于星期日：十五点 五十六分。1）凝胶型离子交换树脂）凝胶型离子交换树脂 凡凡外观透明、具有均相高分子外观透明、具有均相高分子凝胶结构凝胶结构的离子交换树脂统称为凝的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。胶型离子交换树脂。其表面光滑，球粒内部没有大其表面光滑，球粒内部没有大的毛细孔。在水中会溶胀成凝胶状，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。大分子并呈现大分子链的间隙孔。大分子链之间的间隙约为链之间的间隙约为24nm。一般。一般无机小分子的半径在无机小分子的半径在1nm以下，因以下，因此可自由地通过离子交换树脂内大此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。分子链的间隙。在无水

28、状态下，凝胶型离子交在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过。所以，无机小分子无法通过。所以，这类这类离子交换树脂在干燥条件下或油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中将丧失离子交换功能。第14页/共112页第十五页，编辑于星期日：十五点 五十六分。2）大孔型离子交换树脂）大孔型离子交换树脂 针对凝胶型离子交换树脂的缺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。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，大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙，为非均相凝胶结构表面粗糙，为非均相凝胶结构。

29、即。即使在干燥状态，内部也存在不同尺使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此寸的毛细孔，因此可在非水体系中可在非水体系中起离子交换和吸附作用起离子交换和吸附作用。大孔型离。大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至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几百平方米，因此其吸附功能十分显著。显著。第15页/共112页第十六页，编辑于星期日：十五点 五十六分。3）载体型离子交换树脂）载体型离子交换树脂 载体型离子交换树脂是一种载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要用作液相色特殊用途树脂，主要用作液相色谱的固定相谱

30、的固定相。一般是将离子交换。一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面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，又具有离子交换动介质的高压，又具有离子交换功能。功能。此外，为了特殊的需要，已研此外，为了特殊的需要，已研制成多种具有特殊功能的离子交制成多种具有特殊功能的离子交换树脂。如换树脂。如螯合树脂、氧化还原螯合树脂、氧化还原树脂、两性树脂树脂、两性树脂等。等。第16页/共112页第十七页，编辑于星期日：十五点 五十六分。吸附树脂的分类吸附树脂的分类吸附树脂的分类吸附树脂的分类 吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的吸附树脂有许多

31、品种，吸附能力和所吸附物质的吸附树脂有许多品种，吸附能力和所吸附物质的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，并具有种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有种类也有区别。但其共同之处是具有多孔性，并具有种类也有区别。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，较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方法，较大的表面积。吸附树脂目前尚无统一的分类方法，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。通常按其化学结构分为以下几类。通常按其化学结构分为以下几类。通常按其化学结构分为以下几类。

32、（1 1）非极性吸附树脂）非极性吸附树脂）非极性吸附树脂）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指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正指树脂中电荷分布均匀，在分子水平上不存在正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的树脂。代表性产品为由负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由负电荷相对集中的极性基团的树脂。代表性产品为由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附树脂。第17页/共112页第十八页，

33、编辑于星期日：十五点 五十六分。（2 2）中极性吸附树脂）中极性吸附树脂）中极性吸附树脂）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，有较弱的这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，有较弱的这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，有较弱的这类树脂的分子结构中存在酯基等极性基团，有较弱的极性。极性。极性。极性。（3 3）极性吸附树脂）极性吸附树脂）极性吸附树脂）极性吸附树脂 分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基分子结构中含有酰胺基、亚砜基、腈基等极性基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。团，这些基团的极

34、性大于酯基。团，这些基团的极性大于酯基。团，这些基团的极性大于酯基。（4 4）强极性吸附树脂）强极性吸附树脂）强极性吸附树脂）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、强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、强极性吸附树脂含有极性很强的基团，如吡啶、氨基等。氨基等。氨基等。氨基等。第18页/共112页第十九页，编辑于星期日：十五点 五十六分。离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名 我国前石油化学工业部于我国前石油化学工业部于我国前石油化学工业部于我国前石油化学工业部于19771977年年年年7 7月月月月l l日正式颁布日正式颁布日正式

35、颁布日正式颁布了离子交换树脂的部颁标准了离子交换树脂的部颁标准了离子交换树脂的部颁标准了离子交换树脂的部颁标准HG2-884-886-76HG2-884-886-76离子交离子交离子交离子交换树脂产品分类、命名及型号换树脂产品分类、命名及型号换树脂产品分类、命名及型号换树脂产品分类、命名及型号。这套标准中规定，离子交换树脂的全名由这套标准中规定，离子交换树脂的全名由这套标准中规定，离子交换树脂的全名由这套标准中规定，离子交换树脂的全名由分类名分类名分类名分类名称、骨架（或基团）名称和基本名称称、骨架（或基团）名称和基本名称称、骨架（或基团）名称和基本名称称、骨架（或基团）名称和基本名称排列组成

36、。排列组成。排列组成。排列组成。第19页/共112页第二十页，编辑于星期日：十五点 五十六分。离子交换树脂的型号离子交换树脂的型号 由三位阿拉伯数字组成由三位阿拉伯数字组成 第一位数字代表第一位数字代表产品分类产品分类；第；第二位代表二位代表骨架结构骨架结构；第三位为；第三位为顺顺序号序号，用于区别离子交换树脂树，用于区别离子交换树脂树脂中基团、交联剂、致孔剂等的脂中基团、交联剂、致孔剂等的不同，由各生产厂自行掌握和制不同，由各生产厂自行掌握和制定。定。对凝胶型离子交换树脂，往往对凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面用在型号后面用“”和一个阿拉和一个阿拉伯树脂相连，以表示树脂的交联伯树脂相连，以

37、表示树脂的交联度（质量百分数），而对大孔型度（质量百分数），而对大孔型树脂，则在型号前冠以字母树脂，则在型号前冠以字母“D”。第20页/共112页第二十一页，编辑于星期日：十五点 五十六分。各类离子交换树脂的具体编号为：各类离子交换树脂的具体编号为：001099 强酸型阳离子交换树强酸型阳离子交换树脂脂 100199 弱酸型阳离子交换树弱酸型阳离子交换树脂脂 200299 强碱型阴离子交换树强碱型阴离子交换树脂脂 300399 弱碱型阴离子交换树弱碱型阴离子交换树脂脂 400499 螯合型离子交换树脂螯合型离子交换树脂 500599 两性型离子交换树脂两性型离子交换树脂 600699 氧化还原

38、型离子交换氧化还原型离子交换树脂树脂第21页/共112页第二十二页，编辑于星期日：十五点 五十六分。离子交换树脂骨架分类编号离子交换树脂骨架分类编号离子交换树脂骨架分类编号离子交换树脂骨架分类编号 编号编号骨架分类骨架分类0聚苯乙烯系聚苯乙烯系1聚丙烯酸系聚丙烯酸系2酚醛树脂系酚醛树脂系3环氧树脂系环氧树脂系4聚乙烯吡啶系聚乙烯吡啶系5脲醛树脂系脲醛树脂系6聚氯乙稀系聚氯乙稀系第22页/共112页第二十三页，编辑于星期日：十五点 五十六分。例如，例如，例如，例如，D113D113树脂是水处理应用中用量很大的一种树脂是水处理应用中用量很大的一种树脂是水处理应用中用量很大的一种树脂是水处理应用中用

39、量很大的一种树脂。从命名规定可知，这是树脂。从命名规定可知，这是树脂。从命名规定可知，这是树脂。从命名规定可知，这是种大孔型弱酸型丙烯种大孔型弱酸型丙烯种大孔型弱酸型丙烯种大孔型弱酸型丙烯酸系阳离子交换树脂；而酸系阳离子交换树脂；而酸系阳离子交换树脂；而酸系阳离子交换树脂；而0011000110树脂则是指交联度树脂则是指交联度树脂则是指交联度树脂则是指交联度为为为为10%10%的强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂。的强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂。的强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂。的强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂。有些厂在部颁标准制定前已开始生产离子交换树脂，有些厂在部颁标准制定前已开始生产离子交换树脂，

40、有些厂在部颁标准制定前已开始生产离子交换树脂，有些厂在部颁标准制定前已开始生产离子交换树脂，它们自己有一套编号，已经为人们所熟悉和接受。因此，它们自己有一套编号，已经为人们所熟悉和接受。因此，它们自己有一套编号，已经为人们所熟悉和接受。因此，它们自己有一套编号，已经为人们所熟悉和接受。因此，至今尚未改名。例如上海树脂厂的至今尚未改名。例如上海树脂厂的至今尚未改名。例如上海树脂厂的至今尚未改名。例如上海树脂厂的735735树脂，相当于命名树脂，相当于命名树脂，相当于命名树脂，相当于命名规定中的规定中的规定中的规定中的001001树脂；树脂；树脂；树脂；724724树脂相当于命名规定中的树脂相当于

41、命名规定中的树脂相当于命名规定中的树脂相当于命名规定中的110110树脂；树脂；树脂；树脂；717717树脂相当于命名规定中的树脂相当于命名规定中的树脂相当于命名规定中的树脂相当于命名规定中的201201树脂等等。树脂等等。树脂等等。树脂等等。第23页/共112页第二十四页，编辑于星期日：十五点 五十六分。离子交换树脂的制备方法离子交换树脂的制备方法凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂凝胶型离子交换树脂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凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部凝胶型离子交换树脂的制备过程主要包括两大部分：分

42、：分：分：合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交合成一种三维网状结构的大分子和连接上离子交换基团换基团换基团换基团。具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之具体方法，可先合成网状结构大分子，然后使之溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也溶胀，通过化学反应将交换基团连接到大分子上。也溶胀，通过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

43、换可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带有交换可先将交换基团连接到单体上，或直接采用带有交换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。基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。基团的单体聚合成网状结构大分子的方法。第24页/共112页第二十五页，编辑于星期日：十五点 五十六分。（1）强酸型阳离子交换树脂）强酸型阳离子交换树脂的制备的制备 强酸型阳离子交换树脂绝大多强酸型阳离子交换树脂绝大多数为数为聚苯乙烯系骨架聚苯乙烯系骨架，通常采用，通常采用悬浮聚合法合成，悬浮聚合法合成，得的球状共聚得的球状共聚物称为物称为“白球

44、白球”。将白球洗净干燥后，用将白球洗净干燥后，用二氯乙二氯乙烷烷或或四氯乙烷四氯乙烷、甲苯甲苯等有机溶剂等有机溶剂溶胀，然后用溶胀，然后用浓硫酸浓硫酸或或氯磺酸氯磺酸等等磺化。通常称磺化后的球状共聚磺化。通常称磺化后的球状共聚物为物为“黄球黄球”。第25页/共112页第二十六页，编辑于星期日：十五点 五十六分。含有含有SO3H交换基团的离子交换树脂称为交换基团的离子交换树脂称为氢型阳离子交换树脂。由于它们的贮存稳定性不氢型阳离子交换树脂。由于它们的贮存稳定性不好，且有较强的腐蚀性，因此常将它们与好，且有较强的腐蚀性，因此常将它们与NaOH反应而转化为反应而转化为Na型离子交换树脂。型离子交换树

45、脂。第26页/共112页第二十七页，编辑于星期日：十五点 五十六分。强酸型阳离子交换树脂的制备实例强酸型阳离子交换树脂的制备实例强酸型阳离子交换树脂的制备实例强酸型阳离子交换树脂的制备实例：将将将将1 g 1 g BPOBPO溶于溶于溶于溶于80 g80 g苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯与与与与20 g20 g二乙烯基苯二乙烯基苯二乙烯基苯二乙烯基苯（纯（纯（纯（纯度度度度5050）的混合单体中。搅拌下加入含有）的混合单体中。搅拌下加入含有）的混合单体中。搅拌下加入含有）的混合单体中。搅拌下加入含有5 g5 g明胶的明胶的明胶的明胶的500 500 mLmL去离子水中，分散至所预计的粒度。从去离子水

46、中，分散至所预计的粒度。从去离子水中，分散至所预计的粒度。从去离子水中，分散至所预计的粒度。从7070逐步升逐步升逐步升逐步升温至温至温至温至9595，反应，反应，反应，反应8 810 h10 h，得球状共聚物。过滤、水洗，得球状共聚物。过滤、水洗，得球状共聚物。过滤、水洗，得球状共聚物。过滤、水洗后于后于后于后于100100120120下烘干。即成下烘干。即成下烘干。即成下烘干。即成“白球白球白球白球”。将将将将100 g100 g干燥球状共聚物置于干燥球状共聚物置于干燥球状共聚物置于干燥球状共聚物置于二氯乙烷二氯乙烷二氯乙烷二氯乙烷中溶胀。加入中溶胀。加入中溶胀。加入中溶胀。加入500 g

47、500 g浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸（9898），于），于），于），于9595100100下加热磺化下加热磺化下加热磺化下加热磺化5 510 h10 h。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢洗去。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢洗去。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢洗去。反应结束后，蒸去溶剂，过剩的硫酸用水慢慢洗去。然后用氢氧化钠处理，使之转换成然后用氢氧化钠处理，使之转换成然后用氢氧化钠处理，使之转换成然后用氢氧化钠处理，使之转换成NaNa型树脂，即得成型树脂，即得成型树脂，即得成型树脂，即得成品。品。品。品。这种树脂的交换容量约为这种树脂的交换容量约为这种树脂的交换容量约

48、为这种树脂的交换容量约为5 mmol/g5 mmol/g。第27页/共112页第二十八页，编辑于星期日：十五点 五十六分。（2）弱酸型阳离子交换树脂的制备）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弱酸型阳离子交换树脂大多为聚丙聚丙烯酸系骨架烯酸系骨架，因此可用带有功能基的单体直接聚合而因此可用带有功能基的单体直接聚合而成。成。其中，其中，COOH即为交换基团。即为交换基团。第28页/共112页第二十九页，编辑于星期日：十五点 五十六分。丙烯酸丙烯酸的水溶性较大，聚合不易进行，的水溶性较大，聚合不易进行，故常采用故常采用其其酯类单体酯类单体进行聚合后再进行水解的方进行聚合后再进行水

49、解的方法来制备。法来制备。第29页/共112页第三十页，编辑于星期日：十五点 五十六分。弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：弱酸型阳离子交换树脂的制备实例：将将将将1 g BPO 1 g BPO 溶于溶于溶于溶于90 g 90 g 丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯和和和和10 g 10 g 二乙烯基二乙烯基二乙烯基二乙烯基苯苯苯苯的混合物中。搅拌下加入含有的混合物中。搅拌下加入含有的混合物中。搅拌下加入含有的混合物中。搅拌下加入含有聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯醇醇醇醇的的的的500 mL500 mL去离子水中，分散成所需的粒度。于

50、去离子水中，分散成所需的粒度。于去离子水中，分散成所需的粒度。于去离子水中，分散成所需的粒度。于6060下保温反应下保温反应下保温反应下保温反应5 510 h10 h。反应结束后冷却至室温，过滤、。反应结束后冷却至室温，过滤、。反应结束后冷却至室温，过滤、。反应结束后冷却至室温，过滤、水洗，于水洗，于水洗，于水洗，于100100下干燥。下干燥。下干燥。下干燥。将经干燥的树脂置于将经干燥的树脂置于将经干燥的树脂置于将经干燥的树脂置于2 L2 L浓度为浓度为浓度为浓度为 l mol/L l mol/L 的的的的氢氧化氢氧化氢氧化氢氧化钠乙醇溶液钠乙醇溶液钠乙醇溶液钠乙醇溶液中，加热回流约中，加热回