螯合樹(shù)脂的性能及制備.ppt

《螯合樹(shù)脂的性能及制備.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、——螯合樹(shù)脂（Chelatingresin）吸附分離高分子材料1.概念、特點(diǎn)2.分類(lèi)、結(jié)構(gòu)及性能3.制備方法4.應(yīng)用螯合樹(shù)脂簡(jiǎn)介概念回顧：螯合物：是配合物的一種，在螯合物的結(jié)構(gòu)中，一定有一個(gè)或多個(gè)多齒配體提供多對(duì)孤對(duì)電子與中心體形成配位鍵。螯合效應(yīng)：螯合劑與某些金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物的效應(yīng)。螯合樹(shù)脂聚合物骨架螯合功能基輕度交聯(lián)，呈纖維、薄膜以及各種織物狀的高聚物。具有未成鍵孤對(duì)電子的O、N、S、P、As、Se等原子，這些原子能以一對(duì)孤對(duì)電子與金屬離子形成配位鍵。螯合樹(shù)脂-是指含有能與金屬離子形成螯合物（吸附金屬離子）的分離功能團(tuán)的一類(lèi)呈樹(shù)脂狀的高聚物。1.

2、1螯合樹(shù)脂定義1.2螯合樹(shù)脂的特點(diǎn)相對(duì)小分子螯合劑而言，螯合樹(shù)脂具有合成簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、吸附容量大、易洗脫、干擾少、機(jī)械性能好和對(duì)于酸堿及各種溶劑極為穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)離子交換樹(shù)脂而言，螯合樹(shù)脂與金屬離子的結(jié)合能力更強(qiáng)，選擇性也更高。使用螯合樹(shù)脂處理絡(luò)合重金屬離子有一定局限性：由于螯合樹(shù)脂不能通過(guò)有機(jī)物浸出絡(luò)合的重金屬離子，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染2.1螯合樹(shù)脂的分類(lèi)2.2螯合樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特征高分子骨架上連接有螯合基團(tuán)（螯合基團(tuán)連接在高分子的側(cè)基上或高分子骨架的主鏈上）;對(duì)多種金屬離子具有選擇性螯合作用;因此可以對(duì)多種金屬離子有濃縮和富集作用。當(dāng)螯合樹(shù)脂與特定金屬離

3、子螯合后，還會(huì)出現(xiàn)許多特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛作為催化劑、光敏材料和抗靜電劑。主要的配位原子和含有這些原子的配位基團(tuán)見(jiàn)課本43頁(yè)（表2-9）2.3螯合樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響2.3.1化學(xué)結(jié)構(gòu)1.配體結(jié)構(gòu)與配位性能的關(guān)系螯合樹(shù)脂依靠其高分子鏈上的官能團(tuán)與金屬離子配位形成螯合物，因此其配體的結(jié)構(gòu)是決定螯合樹(shù)脂配位性能的關(guān)鍵。2.高分子鏈結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響螯合樹(shù)脂具有交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)，一定程度的交聯(lián)可以保證樹(shù)脂具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸堿性，但交聯(lián)度過(guò)大則可能影響吸附容量和吸附速度。親水性的高分子鏈可以保證樹(shù)脂在水溶液中具有一定的溶脹度，使樹(shù)脂內(nèi)部形成擴(kuò)張的孔道，

4、有利于提高金屬離子在樹(shù)脂中內(nèi)的擴(kuò)散速率；但溶脹度過(guò)大，會(huì)使樹(shù)脂的強(qiáng)度降低，樹(shù)脂的溶脹度一般應(yīng)保持在2—6。2.3.2物理結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)螯合樹(shù)脂一般為球狀、粉末狀或無(wú)定形狀，也有螯合纖維、織物狀和螯合膜等。球狀樹(shù)脂制備單一，使用方便，不易破碎，應(yīng)用最為廣泛。粉末狀樹(shù)脂或無(wú)定形樹(shù)脂不易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，一般僅用作貴金屬催化劑載體或貴金屬分析的螯合劑。螯合纖維或織物狀螯合樹(shù)脂傳質(zhì)距離較短，傳質(zhì)過(guò)程很快，具有一定的發(fā)展前景。螯合膜同時(shí)具有膜的選擇性透過(guò)功能和螯合吸附劑的選擇性吸附功能，比一般的膜或樹(shù)脂選擇性更強(qiáng)，但其處理成本比一般的螯合樹(shù)脂吸附工藝更高?？捉Y(jié)構(gòu)螯合樹(shù)脂的

5、吸附速率和吸附容量與樹(shù)脂的比表面積有關(guān)，保證樹(shù)脂中具有一定的孔結(jié)構(gòu)有利于提高樹(shù)脂的比表面積。適宜的孔結(jié)構(gòu)也有利于特定金屬離子在樹(shù)脂中的擴(kuò)散，孔道直徑與被吸附金屬離子的直徑之比以6：1為宜。樹(shù)脂在水溶液中溶脹，有利于擴(kuò)大樹(shù)脂的孔道，凝膠型的樹(shù)脂如果在水溶液中溶脹，也具有一定的孔結(jié)構(gòu)。3.1螯合樹(shù)脂吸附金屬離子的原理離子交換樹(shù)脂吸附的機(jī)理是：靜電作用。螯合樹(shù)脂吸附金屬離子的機(jī)理是：樹(shù)脂上的功能原子與金屬離子發(fā)生配位反應(yīng)，形成類(lèi)似小分子螯合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。3.2螯合樹(shù)脂分離金屬離子的原理式中，ch為功能基團(tuán)，對(duì)某些金屬離子有特定的絡(luò)合能力，因此能將這些金屬離子與其他

6、金屬離子分離開(kāi)來(lái)。3.3螯合樹(shù)脂的制備主要有兩種路線：一是首先制備含有螯合基團(tuán)的可聚合單體，再通過(guò)均聚、共聚、縮聚等聚合方法制備；另一種方法是利用接枝反應(yīng)等高分子化方法將螯合基團(tuán)引入天然或者合成高分子骨架。3.4幾種常見(jiàn)螯合樹(shù)脂的合成及性態(tài)3.4.1β-二酮螯合樹(shù)脂它可以由甲基丙烯酰丙酮單體聚合而成，也可以與苯乙烯或者甲基丙烯酸甲酯共聚生成。該螯合樹(shù)脂可以與二價(jià)銅離子絡(luò)合，用于銅離子的吸附富集，此外生成的配合物還可以作為催化劑催化過(guò)氧化氫分解反應(yīng)，其催化活性高于小分子乙酰丙酮螯合樹(shù)脂。3.4.2酚類(lèi)螯合樹(shù)脂通過(guò)在聚苯乙烯及其共聚物上引入酚羥基的方法得到，在聚

7、苯乙烯樹(shù)脂中引入酚羥基的方式有多種，例如：方法一：由4一乙酰氧苯乙烯共聚物水解得到對(duì)羥基聚苯乙烯樹(shù)脂；方法二：由聚氯乙烯為原料與苯酚反應(yīng)直接引入酚羥基。這類(lèi)樹(shù)脂對(duì)二價(jià)鎳和二價(jià)銅離子有選擇性吸附。聚苯乙烯與氯甲基甲醚反應(yīng)得到的聚對(duì)氯甲基苯乙烯與水楊酸、氫醌、2一羥基一3一羧基萘、2，4一二羥基苯甲酸、沒(méi)食子酸等含有羥基的芳香酚進(jìn)行弗里德?tīng)栆豢死虼姆磻?yīng)，同樣可以得到含酚羥基的聚苯乙烯型樹(shù)脂。當(dāng)酚類(lèi)樹(shù)脂中含有羧基時(shí)在重金屬離子的分離和多種維生素、抗生素的選擇性吸附方面具有應(yīng)用意義。3.4.3羧酸型螯合樹(shù)脂含有羧基的螯合樹(shù)脂最常見(jiàn)的有聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸和聚順丁

8、二烯酸等。羧基配位體有時(shí)需要與其他配位體協(xié)同作用才能