功能高分子材料 教学课件 ppt 作者 焦剑、姚军燕 主编 第2章 吸附分离高分子材料.pptx

第二章吸附分离高分子材料

第二章吸附分离高分子材料

●吸附分离功能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，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。

●某些功能性高分子可以以化学键(如离子键、配位键)、氢键或分子间作用力的形式从液体或气体上去吸附其它的气体、液体、离子等，甚至一些溶液中的胶体粒子也可以被吸附。

·吸附通常是有选择性的，这一功能目前被广泛地用

于物质的分离与提纯。

第二章吸附分离高分子材料

·吸附(adsorption)和吸收(absorption)的差别

●在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。

·吸收的特点是物质不仅保持在表面，而且通过表面

分散到整个相。吸附则不同，物质仅在吸附表面上浓缩集成一层吸附层(或称吸附膜),并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。

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●通常的分离方法：筛分、蒸馏、萃取、过滤、重结晶、离心分离等

·利用吸附作用进行物质的分离或提纯的特点：

●易于对一些分子尺寸的物质的分离以及含量较少、甚至痕量物质的分离；

●无能量的消耗或能量消耗较低(如渗透汽化);

·有利于对具有生物活性物质的分离，避免产生变性反应。

·通过吸附作用，可实现分子的组装，使材料具有特殊的光、电、磁功能等。

第二章吸附分离高分子材料

·吸附剂(Adsorbent)是指从液体或气体中选择吸附某种或某类分子的材料。

·吸附质(Adsorbate)是指被吸附的分子。

·吸附剂不仅包括有机的高分子，也包括一些无机的材料，有人工合成的，也有天然或半天然的材料。

·吸附分离功能高分子材料：吸附树脂、离子交换树脂、螯合树脂等，也可以包括某些高分子电解质如高分子絮凝剂、高吸水树脂，有时高分子分离膜也可以作为分离高分子材料。

按化学结构分类

吸附分离功能高分子材料—按吸附机理分类

阳离子交换剂

离子交换剂阴离子交换剂

螯合剂两性离子交换剂可再生高分子试剂和催化剂

非极性吸附剂

中极性吸附剂

强极性吸附剂

第二章吸附分离高分子材料

无机吸附剂

高分子吸附剂炭质吸附剂

化学吸附一

物理吸附一

球形树脂(大孔、凝胶、大网)

离子交换纤维与吸附性纤维无定形颗粒吸附剂

免疫吸附剂

亲和吸附一

仿生吸附剂

按形态与孔结构分类一

第二章吸附分离高分子材料

·2.1吸附树脂

·吸附树脂：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。它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间的作用：主要是物理作用，如范德华力，偶极-偶极相互作用，氢键等。

●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。

第二章吸附分离高分子材料

·吸附树脂的发展

●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。

第二章吸附分离高分子材料

·2.1.1吸附树脂的分类

●按其化学结构分类：

·(1)非极性吸附树脂非极性吸附树脂中电荷一般分布均

匀，在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团。非极性吸附树脂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。

·(2)中极性吸附树脂此类树脂内存在像酯基一类的极性

基团，具有一定的极性。中极性吸附树脂从水中吸附物质，除范德华力外，氢键也起一定的作用。

·(3)强极性吸附树脂此类吸附树脂含有极性较强的极性

基团，如吡啶基，氨基等。这类树脂对吸附质的吸附主要通过氢键作用和偶极-偶极相互作用进行，因此其中的一些品种也可以称之为氢键吸附剂。

第二章吸附分离高分子材料

·吸附树脂按极性的分类并不严格：

·如有一些交联聚苯乙烯类吸附树脂含有少量中极性基团，为介于非极性与中极性之间的弱极性吸附树脂，其最大