吸附分离功能高分子材料.ppt

第六章吸附分离功能高分子材料热再生树脂的工作原理并不复杂，但对树脂及有关操作要求却是很严格的。树脂的骨架结构、交换基团种类、数量、分布情况、离子的亲和力、体系的pH值以及使用温度等，都是成败的关键。因此，目前制备的热再生树脂交换容量较小，仅0.1～0.3mmol/g，有待于进—步研究改善。第62页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料6.6.4螯合树脂为适应各行各业的特殊需要，发展了各种具有特殊功能基团的离子交换树脂，螯合树脂就是对分离重金属、贵金属应运而生的树脂。在分析化学中，常利用络合物既有离子键又有配价键的特点，来鉴定特定的金属离子。将这些络合物以基团的形式连接到高分子链上，就得到螯合树脂。第63页，共117页，星期日，2025年，2月5日螯合树脂螯合树脂是一种对金属离子具有选择性吸附能力的离子交换树脂。它以高选择性和稳定性在痕量分析方面具有独特的作用。螯合树脂在其功能团中常含有O、N、S、P和As等原子，它们与金属离子往往形成多配位络合物。第64页，共117页，星期日，2025年，2月5日螯合树脂的特点①高选择性：螯合树脂的最大特点在于它的选择性。这主要是树脂中引入具有一定选择性的分析功能团。由于引入到树脂的网状结构中的螯合基团的旋转自由度大为降低，因此它形成螯合物的能力相对减弱，选择性可望进一步提高。在某些场合下，离子交换树脂可能进一步提高分析功能团的选择性。②稳定性：正如普通的离子交换树脂一样，螯合树脂具有较高的稳定性。③交换速度：螯合树脂与金属离子的交换过程较为缓慢，这不仅与树脂交联度/孔径有关，而且与树脂母体的特性有关。使用亲水性交换剂，或使用纤维状吸附剂，可能大幅度提高吸附速度。第65页，共117页，星期日，2025年，2月5日螯合树脂的应用使用优点：①操作容易；②可重复使用；③无需特殊试剂等。在从大量共存离子中选择性地分离富集待测离子，以及在去除重金属等环境污染物有广泛的应用。1)海水中的痕量元素：NH4＋型的Chelex-100螯合树脂，50-100目，?12柱。PH7.5-8试液，5ml/min流速过柱。Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、U、Zn等20多种金属离子富集在柱上。然后用2.5mol/LHNO3洗脱，可用多种方法测定。2)环境中重金属污染物的分离和贵金属资源的回收：巯基树脂可吸附环境水中的各种无机汞和有机汞，如Hg2＋、CH3Hg2＋等，用浓HCl洗脱后，然后用冷原子吸收法在F-732测汞仪分析，灵敏度达0.1ppb。3)FIA--螯合树脂柱浓缩--光度测定第66页，共117页，星期日，2025年，2月5日螯合树脂的分类（按螯合基团分）l?亚氨基二乙酸型树脂l?8-羟基喹啉型树脂和8-氨基喹啉型树脂l?水杨酸型l?冠醚型从分离的角度看，高选择性的螯合树脂是离子交换树脂的发展方向。例如，新合成的氨羧型LZ-85树脂能选择性地从大量钴中分离出微量镍。第67页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料从结构上分类，螯合树脂可分为侧链型和主链型两类。从原料来分类，则可分为天然的（如纤维素、海藻酸盐、甲壳素、蚕丝、羊毛、蛋白质等）和人工合成的两类。螯合树脂分离金属离子的原理如下式所示。第68页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料式中，ch为功能基团，对某些金属离子有特定的络合能力，因此能将这些金属离子与其他金属离子分离开来。第69页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料螯合树脂由于具有特殊的选择分离功能，很有发展前途。已研究成功的有30多种类型的产品，但目前真正实现了工业化的产品并不多。下面介绍一些最常用的品种。（1）胺基羧酸类（EDTA类）乙二胺四乙酸（EDTA）是分析化学中最常用的分析试剂。它能在不同条件下与不同的金属离子络合，具有很好的选择性。仿照其结构合成出来的螯合树脂也具有良好的选择性。例如，下面两种结构的树脂就是应用十分成功的螯合树脂。第70页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料EDTA类螯合树脂可通过许多途径制得。图3—3是它们的主要制备方法。第71页，共117页，星期日，2025年，2月5日第六章吸附分离功能高分子材料图3—3