吸附树脂

更新时间:2022-07-06

吸附树脂是以吸附为特点,具有多孔立体结构的树脂吸附剂。它是最近几年高分子领域里新发展起来的一种多孔性树脂,由苯乙烯二乙烯苯等单体,在甲苯等有机溶剂存在下,通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。

基本信息

中文名吸附树脂
外文名adsorption resin
别名聚合物吸附剂
PH范围0-9
膨胀率%(OH-→Cl-)≤35
再生液流速m/h4-6

应用领域

广泛用于废水处理、药剂分离和提纯,用作化学反应催化剂的载体,气体色谱分析及凝胶渗透色谱分子量分级柱的填料。其特点是容易再生,可以反复使用。如配合阴、阳离子交换树脂,可以达到极高的分离净化水平。

使用时参考指标:

1.PH范围:0-9

2.允许温度(℃):≤100

3.膨胀率:%(OH-→Cl-)≤35

4.工业用树脂层高度:m1.0-3.0

5.再生液浓度:%NaOH:2.0-4.0

6.再生剂用量(按100%计),kg/m3湿树脂:NaOH(工业):40-70

7.再生液流速:m/h4-6

8.再生接触时间:minute:30-50

9.正洗流速:m/h:15-25

10.正洗时间:minute:约25

11.运行流速:m/h,15-25

12.工作交换容量:mmol/l(湿树脂)≥950或对六价铬吸附量g/l(湿树脂)≥75

性质

吸附树脂又称聚合物吸附剂,是一类以吸附为特点,对有机物具有浓缩分离作用的高分子聚合物。按照树脂的表面性质,吸附树脂一般分为非极性吸附树脂、中极性吸附树脂和极性吸附树脂三类。非极性吸附树脂是由偶极矩很小的单体聚合物制得的不带任何功能基的吸附树脂,典型的例子是苯乙烯-二乙烯苯体系的吸附树脂;中极性吸附树脂指含酯基的吸附树脂,如丙烯酸酯甲基丙烯酸酯与双甲基丙烯酸酯等交联的一类共聚物;极性吸附树脂是指含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫极性功能基的吸附树脂。

结构

吸附树脂的外观一般为直径为0.3~1.0mm的小圆球,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。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,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,故吸附树脂一般具有较宽的粒径分布。

吸附树脂手感坚硬,有较高的强度。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,以免树脂收缩而使孔径变小。因此吸附树脂一般都是含水出售的。

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球,葡萄珠的大小在0.06~0.5μm范围内,葡萄珠之间存在许多空隙.这实际上就是树脂的孔。研究表明葡萄球内部还有许多微孔。葡萄珠之间的相互粘连则形成宏观上球形的树脂。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关键技术。

制备

1.非极性吸附树脂的制备

非极性吸附树脂主要是采用二乙烯基苯经自由基悬浮聚合制备的。为了使树脂内部具有

预计大小和数量的微孔,致孔剂的选择十分关键。

致孔剂一般为与单体互不相溶的惰性溶剂。常用的有汽油、煤油石蜡、液体烷烃、甲苯、脂肪醇和脂肪酸等。将这些溶剂单独或以不同比例混合使用,可在很大范围内调节吸附树脂的孔结构。吸附树脂聚合完成后,采用乙醇或其他合适的溶剂将致孔剂洗去,即得具有一定孔结构的吸附树脂。也可采用水蒸气蒸馏的方法除去致孔剂。

非极性吸附树脂制备实例如下:

将二乙烯基苯(纯度50%)、甲苯和200#溶剂汽油按1:1.5:0.5的比例混合,再加入

0.01份过氧化苯甲酰,搅拌使其溶解。此混合物称为油相。在三口瓶中事先加入5倍于油相体积的去离子水,并在水中加入10%(质量)的明胶,搅拌并加温至45℃,使明胶充分溶解。将油相投入水相中,搅拌使油相分散成合适的液珠。然后加温至80℃保持2h。然后缓慢升温至90℃,4h后再升温至95℃,保持2h。聚合结束后,将产物过滤、水洗数次。然后装入玻璃柱中,用乙醇淋洗数次,除去甲苯和汽油,即得到多孔性的吸附树脂,比表面积在600m/g左右。

按上述类似的方法,将丙烯酸酯类单体与二乙烯基苯甲基丙烯酸缩水甘油酯进行自由

基悬浮共聚,可制得中极性吸附树脂。

2.极性吸附树脂的制备

极性吸附树脂主要含有氰基、砜基、氨基和酰胺基等,因此它们的制备可依据极性基团的区别采用不同的方法。

1)含氰基的吸附树脂

含氰基的吸附树脂可通过二乙烯基苯与丙烯腈的自由基悬浮聚合得到。致孔剂常采用甲苯与汽油的混合物。

2)含砜基的吸附树脂

含砜基的吸附树脂的制备可采用以下方法:先合成低交联度聚苯乙烯(交联度\u003c5%),然后以二氯亚砜为后交联剂,在无水三氯化铝催化下于80℃下反应15h,即制得含砜基的吸附树脂,比表面在136m/g以上。

3)含酰胺基的吸附树脂

将含氰基的吸附树脂用乙二胺胺解,或将含仲氨基的交联大孔型聚苯乙烯用乙酸酐酰化,都可得到含酰氨基的吸附树脂。

4)含氨基的强极性吸附树脂

含氨基的强极性吸附树脂的制备类似于强碱性阴离子交换树脂的制备。即先制备大孔性聚苯乙烯交联树脂,然后将其与氯甲醚反应,在树脂中引入氯甲基一CH2Cl,再用不同的胺进行胺化,即可得到含不同氨基的吸附树脂。这类树脂的氨基含量必须适当控制,否则会因氨基含量过高而使其比表面积大幅度下降。


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