吸附分離功能高分子

1、 吸附吸附是指液體或氣體中的分子通過各種相互作用是指液體或氣體中的分子通過各種相互作用（如離子鍵、配位鍵、氫鍵或分子間作用力）結(jié)（如離子鍵、配位鍵、氫鍵或分子間作用力）結(jié)合在固體材料表面上。合在固體材料表面上。固體材料對(duì)液體或氣體中的不同組分的吸附性有差固體材料對(duì)液體或氣體中的不同組分的吸附性有差別，即具有吸附選擇性。利用吸附選擇性可以分別，即具有吸附選擇性。利用吸附選擇性可以分離復(fù)雜物質(zhì)和進(jìn)行產(chǎn)品提純，這種利用吸附現(xiàn)象離復(fù)雜物質(zhì)和進(jìn)行產(chǎn)品提純，這種利用吸附現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)分離某些物質(zhì)的方法稱為實(shí)現(xiàn)分離某些物質(zhì)的方法稱為吸附性分離吸附性分離。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

2、極相互作用、氫鍵偶極相互作用、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)。親和吸附，親和吸附，是指一些生物分子對(duì)某些物質(zhì)的吸附呈現(xiàn)是指一些生物分子對(duì)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-底物、互補(bǔ)底物、互補(bǔ)DNA鏈等的特異性相互作用。鏈等的特異性相互作用。吸附分離高分子材料吸附分離高分子材料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(xué)作用，使其發(fā)用高分子材料與被吸附物質(zhì)之間的物理或化學(xué)作用，使其發(fā)生暫時(shí)或永久性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)選擇性分離的一類高分子材生

3、暫時(shí)或永久性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)選擇性分離的一類高分子材料。料。吸附分離功能高分子主要包括：吸附分離功能高分子主要包括：非離子型的高分子吸附樹脂；非離子型的高分子吸附樹脂；離子型的高分子吸附樹脂；離子型的高分子吸附樹脂； 金屬離子配位型的螯合樹金屬離子配位型的螯合樹脂；脂； 親水性的高分子吸水劑；親水性的高分子吸水劑； 親油性的高分子吸油劑；親油性的高分子吸油劑； 離子交換膜；離子交換膜； 高分子電解質(zhì)絮凝劑。高分子電解質(zhì)絮凝劑。但由于高分子分但由于高分子分離膜在材料形式、分離原理和應(yīng)用領(lǐng)域有其特殊性，第離膜在材料形式、分離原理和應(yīng)用領(lǐng)域有其特殊性，第8章章單獨(dú)介紹。單獨(dú)介紹。0011)(ppCVC

4、CVppVpmmaCaCVVm1圖圖22 不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的模型不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹脂的模型H2SO4, C2H4Cl2HSO3Cl, C2H4Cl2SO2HSO3HH2OCH2CHCHCOOH+CH2CH2CHCH2CHCH2COOHCHCH2CH其中，其中，COOH即為交換基團(tuán)。即為交換基團(tuán)。CH2CCOOCH3+CH2CH2CCH2CHCH2CH3COOCH3CH3CH2CCH2CHCH2COOHCH3NaOHH2O+ CH3OHCHCH2CHCHCHCH2CHCH2CH2CHCH3O CH2ClCH2CHCH2CH2CHCH2Cl+ CH3O HZnCl2CHCH 所得的中間

5、產(chǎn)品通常稱為所得的中間產(chǎn)品通常稱為“氯球氯球”。用氯球可十。用氯球可十分分容易地進(jìn)行胺基化反應(yīng)。容易地進(jìn)行胺基化反應(yīng)。CH2ClN(CH3)N(CH3)C2H4OHCH2N+(CH3)3Cl-CH2N+(CH3)2(C2H4OH)Cl-型強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂型強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂CH2CHCH2CH2CHCH2CHCH2CH2CHCHCHNH2(C2H4NH)nHCOOCH3CONH(C2H4NH)nH二乙苯CH2OCONH(C2H4N)nCH3CH3CH2CHCH2CH2CHCHOHHOOO氧化還原+ 2H+ + 2eSH2SS+ 2H+ + 2eOHOHCH2CHOHOHCH2CHnOHO

6、H CH2O酸或堿OHOHCH2CH2OHOHCH2CH2OHOHOHOH+CH2CHCH3OCH2ClCH2Cl+ NaSHCH2SH+ NaClCH2CHCH2ClCH2CHCH2CHCH2CHFeCH2CHFe氧化還原 Fe+A- nCH2CHn+ H+ + e 2025 R COOH + RNR2 + NaCl 7080 R COONa + RNR2HCl堆堆Vw真孔表VVw真真VwTa11V孔容100%1VTa孔度WSmV36. 4（211）（212）（215）RSO3H + NaOHRSO3Na + H2ORCOOH + NaOHRCOONa + H2ORN(CH3)3OH + H

7、Cl+ H2ORN(CH3)3ClNHOH + HClRNHClR+ H2ORSO3H + NaClRSO3Na + HClNHOH + NaClRNHClR+ NaOHRSO3Na + KClRSO3K + NaCl2RCOONa + CaCl2(RCOO)2CaNa + 2NaClRNCl + NaBrRNBr + NaCl2RNH3Cl + Na2SO4(RNH3)2SO4+ 2NaClchchM+chchchchMMchchchchM+chchchchMM側(cè)鏈型主鏈型chch 式中，式中，ch為功能基團(tuán)，對(duì)某些金屬離子有特定的絡(luò)合能力，為功能基團(tuán)，對(duì)某些金屬離子有特定的絡(luò)合能力，因此能

8、將這些金屬離子與其他金屬離子分離開來。因此能將這些金屬離子與其他金屬離子分離開來。CHCH2CH2NCH2COOHCH2COOHCHCH2CH2NCH2COOHCH2COOHOHNCH2HOOCCH2HOOCCH2CH2CHCH2ClHN(CH2CN)2NCH2CHCH2NCH2CNCH2CNHN(CH2COOC2H5)2CH2CHCH2NCH2COOC2H5CH2COOC2H5NaOHH2OCH2CHCH2NCH2COOHCH2COOHH2OHN(CH2COONa)+H2OCH2CH2COC4HONOHClCH2CCNOOHH2NOH HClCH2CCNOHNOHCH2CHCOCCH3NOH

9、CCONOHCH2CHOHCHNOHCH2CHCCH2NOHN(CH2CH3)2CH2CHCNOHCNOHCH32+NiCH2CHCNCNCH3HOOONNNiCHCCCH3CH2HOCH2CHC6H5CH2OCH2CHC6H5CH2ONNnnCH2CHNnOHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHCH2CHCH2CH2OHCH2PO(OCH2)2 NNNN 高吸水性樹脂高吸水性樹脂是一類具有強(qiáng)親水性和特殊吸濕能力是一類具有強(qiáng)親水性和特殊吸濕能力的高聚物的總稱。的高聚物的總稱。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán)分子中具有強(qiáng)親水性基團(tuán) 聚合物為適度交聯(lián)高分子聚合物為適度交聯(lián)高分子 聚合物內(nèi)部有

10、較多的離子性官能團(tuán)聚合物內(nèi)部有較多的離子性官能團(tuán) 聚合物具有較高的分子量聚合物具有較高的分子量一方面具有高分子電解質(zhì)的分子擴(kuò)張性能，同時(shí)由于一方面具有高分子電解質(zhì)的分子擴(kuò)張性能，同時(shí)由于其微交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙了分子的進(jìn)一步擴(kuò)張，其微交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)阻礙了分子的進(jìn)一步擴(kuò)張，所以可以吸收和保持自身重量幾百甚至幾千倍的水，所以可以吸收和保持自身重量幾百甚至幾千倍的水，而且在加壓和加熱下也不容易脫水。而且在加壓和加熱下也不容易脫水。 高吸水性樹脂的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：高吸水性樹脂的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：高吸水性和高保水性高吸水性和高保水性 高吸水性樹脂應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于衛(wèi)生高吸水性樹脂應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用于衛(wèi)生用

11、品如一次性尿布用品如一次性尿布, 衛(wèi)生巾等；衛(wèi)生巾等； 農(nóng)業(yè)方面如土壤農(nóng)業(yè)方面如土壤改良、農(nóng)林園藝中育苗保苗等，使灌溉節(jié)水，改良、農(nóng)林園藝中育苗保苗等，使灌溉節(jié)水，并能提高農(nóng)作物產(chǎn)量；在石油、化工、等部門并能提高農(nóng)作物產(chǎn)量；在石油、化工、等部門中被用作堵水劑、脫水劑等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門中被用作堵水劑、脫水劑等；在醫(yī)療衛(wèi)生部門中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓中用作外用藥膏的基材、緩釋性藥劑、抗血栓材料等；在日常生活，用作吸水性抹布、插花材料等；在日常生活，用作吸水性抹布、插花材料等。材料等。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品每年大約用據(jù)統(tǒng)計(jì)，個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品每年大約用95%的吸水樹脂。的吸水樹脂。

12、淀粉系淀粉系淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸鹽，淀粉接枝丙淀粉接枝丙稀腈，淀粉接枝丙烯酸鹽，淀粉接枝丙烯酰胺，淀粉羧甲基化反應(yīng)，淀粉、丙烯酸、丙烯烯酰胺，淀粉羧甲基化反應(yīng)，淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、順丁烯二酸酐接枝共聚合酰胺、順丁烯二酸酐接枝共聚合纖維素系纖維素系纖維素羧甲基化，纖維素接枝丙烯腈，纖維素接枝纖維素羧甲基化，纖維素接枝丙烯腈，纖維素接枝丙烯酸鹽，纖維素黃原酸化接枝丙烯酸鹽丙烯酸鹽，纖維素黃原酸化接枝丙烯酸鹽合成樹脂系合成樹脂系聚丙烯酸類聚丙烯酸類：聚丙烯酸：聚丙烯酸(鹽鹽)，聚丙烯酰胺，丙烯酸與，聚丙烯酰胺，丙烯酸與丙烯酰胺共聚丙烯酰胺共聚聚乙烯醇類：聚乙烯醇類：聚乙烯醇聚乙烯醇-酸

13、酐交聯(lián)共聚，聚乙烯醇酸酐交聯(lián)共聚，聚乙烯醇-丙丙烯酸接枝共聚，醋酸乙烯烯酸接枝共聚，醋酸乙烯-丙烯酸脂共聚水解丙烯酸脂共聚水解Scheme. Synthesis of Starch-g-PAN by free radical polymerization.淀粉與丙烯腈接枝共聚后，通過皂化將憎水性的淀粉與丙烯腈接枝共聚后，通過皂化將憎水性的CN CN 轉(zhuǎn)化為親水性的轉(zhuǎn)化為親水性的COOH COOH 和和CONHCONH2 2，使產(chǎn)物具有，使產(chǎn)物具有高吸水性高吸水性合成樹脂系高吸水性樹脂目前的種類很多，主要有合成樹脂系高吸水性樹脂目前的種類很多，主要有丙烯酸丙烯酸(鹽鹽) 類、丙烯腈類、聚乙烯醇類

14、等，其中以類、丙烯腈類、聚乙烯醇類等，其中以聚丙烯酸聚丙烯酸(鹽鹽) 類最重要。類最重要。CH2CHCOOH+CH2CHRCHCH2引發(fā)劑CH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHNaOHCOONaCOONaCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCH2CHCOOHCH2CHRCH2CHCH2CHCOONaCOONa高吸水性樹脂合成方法的特點(diǎn)高吸水性樹脂合成方法的特點(diǎn)： 在反應(yīng)中加入少量含兩個(gè)雙鍵的二烯化在反應(yīng)中加入少量含兩個(gè)雙鍵的二烯化 合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā) 生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。應(yīng)用：應(yīng)用：可以在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植物造可以在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植物造林時(shí)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠。林時(shí)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠。 尿不濕尿不濕這是用有高吸水性的高分子材料制作的，這是用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重幾百倍的水，但仍保持干爽?？晌兆灾貛装俦兜乃?，但仍保持干爽。學(xué)與問學(xué)與問在橡膠工業(yè)中，制造橡膠要經(jīng)過硫化工藝，將順在橡膠工業(yè)中，制造橡膠要經(jīng)過硫化工藝，將順丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸丁橡膠的線