離子交換樹(shù)脂1、4應(yīng)用

1)水得軟化

2)水得脫鹽

3)廢水處理

4)食品工業(yè)

5)高分子催化劑

6)其她1935年英國(guó)Adams特點(diǎn):i、帶有可離子化得基團(tuán)SO3-

1、1概述①

發(fā)展史ii、就是三維網(wǎng)狀交聯(lián)聚合物(酚醛縮聚樹(shù)脂)應(yīng)用:水得脫鹽★由離子交換樹(shù)脂引伸得功能高分子:吸附樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、高分子試劑、固化酶(固相多肽合成)聚合物固載催化。1944年D’Aeelio合成磺化苯乙烯-二乙烯基苯樹(shù)脂奠定現(xiàn)代離子交換樹(shù)脂基礎(chǔ)。1950年大孔離子交換樹(shù)脂:強(qiáng)度高,交換速率快。②結(jié)構(gòu)與分類(lèi)表1離子交換樹(shù)脂得種類(lèi)代號(hào)分類(lèi)名稱(chēng)功能基說(shuō)明0強(qiáng)酸-SO3H磺酸基1弱酸膦酸基2強(qiáng)堿季銨基3弱堿伯，仲，叔氨基4螯合胺羧酸5兩性強(qiáng)堿弱酸型6氧化還原硫醇基

對(duì)苯二酚基骨架分類(lèi)代號(hào)

0—苯乙烯,1—丙烯酸,2—酚醛,3—環(huán)氧,4—乙烯吡啶,5—脲醛,6—氯乙烯強(qiáng)酸與陽(yáng)離子交換,交聯(lián)

b、丙烯酸系弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂a、苯乙烯系強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂③常用離子交換樹(shù)脂得化學(xué)結(jié)構(gòu)c、苯乙烯系強(qiáng)堿性I型陰離子交換樹(shù)脂

d、苯乙烯系弱堿性陰離子交換樹(shù)脂1、2離子交換樹(shù)脂得合成

①苯乙烯型a、交聯(lián)PS共聚物凝膠樹(shù)脂制備b、功能基化:(磺化,羧酸,季銨化)磺化:氯甲基化:(作前體)再羧酸化:氧化季銨化:叔胺三甲胺N,N-二甲基乙醇胺②丙烯酸型i、(弱酸性陽(yáng)離子型)丙烯酸酯+DVB共聚交聯(lián)水解弱酸性陽(yáng)離子交換自由基懸浮共聚水解大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜ii、弱堿陰離子型交換樹(shù)脂多胺③縮聚型i、陽(yáng)離子型苯酚磺化醛交聯(lián)磺化酚醛縮合物(1935)ii、陰離子型(芳胺+醛)間苯二胺(醛與苯環(huán)、氨基均可縮合成交聯(lián)結(jié)構(gòu))iii、弱酸陽(yáng)離子型含COOH,酚+甲醛1、3離子交換樹(shù)脂得性能①粒度(珠狀顆粒型):0、315-1、2mm②含水量(凝膠樹(shù)脂):30%-80%③

密度:ρa(bǔ)(表觀(guān)密度)=干態(tài)質(zhì)量/樹(shù)脂體積,g/ml(骨架+孔)ρT(骨架密度)=干態(tài)質(zhì)量/干態(tài)體積,g/ml(g/ml)(骨架)④交換容量:QT=,mmol/g⑤離子交換選擇性:對(duì)不同離子得選擇性,例苯乙烯強(qiáng)酸陽(yáng)離子型(對(duì)陽(yáng)離子得選擇性)Fe3+>Al3+>Ca2+

>Na+

依價(jià)數(shù)高優(yōu)先Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+……>Mn2+同價(jià)位時(shí),依半徑大優(yōu)先⑥熱穩(wěn)定性,最高使用溫度,如苯乙烯強(qiáng)酸陽(yáng)離子120℃丙烯酸弱酸陽(yáng)離子200℃⑦機(jī)械強(qiáng)度:耐壓強(qiáng)度;滾磨強(qiáng)度;滲磨強(qiáng)度(滲磨強(qiáng)度為交換滲透過(guò)程引起球得破碎率)用樹(shù)脂得滲磨圓球率S描述(m1正常圓球質(zhì)量,m2破損粒子質(zhì)量)⑧

比表面;孔容(孔度);孔徑;孔徑分布i、孔容(Vp):1g物質(zhì)中孔體積Vp=1ρa(bǔ)-1ρT(ρa(bǔ)為表觀(guān)密度,ρT為骨架密度)ii、孔度P(孔容體積/樹(shù)脂總體積)P=ρa(bǔ)Vp=1-ρa(bǔ)ρT孔體積骨架體積iii、比表面積S=4x104Vpd(Vp孔總體積,d孔徑)m/g1、4應(yīng)用①水得軟化(去除水中Ca2+,Mg2+離子)通過(guò)Na型陽(yáng)離子交換柱使水中Ca2+,Mg2+與Na+交換保留在樹(shù)脂上。2硬水(含Ca2+等)軟水(含NaCl等)再生處理:用8%-10%工業(yè)NaCl使柱再生(交換其Ca2+,Mg2+

離子)離子交換樹(shù)脂②

水得脫鹽(去除Na+)所用離子交換樹(shù)脂——H型強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹(shù)脂RSO3-H+

磺酸型脫除得離子:Na+,Mg2+等(使NaCl鹽脫除)反應(yīng)式:再生:用HCl(3%-4%)或H2SO4(1%及2-4、5%第二步)再生。③

廢水處理用離子交換樹(shù)脂—強(qiáng)酸Na型,H型陽(yáng)離子。如:RSO3-Na+廢水中離子—Ni2+,Cr3+,Hg2+,Cu2+等去除。例:銅線(xiàn)表面處理廢水:

廢水組成——CuSO4,H2SO4

樹(shù)脂類(lèi)型——H型強(qiáng)酸樹(shù)脂結(jié)果——不含Cu(Cu2+與Na+交換,更易選擇Cu2+離子)再生劑——20%H2SO4④

食品工業(yè)使蔗糖漿脫色,色素——離子型化合物。用Cl型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂70-75℃脫色。用Na型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除蔗糖中Ca2+⑤

作催化劑(利用其酸性,堿性)例:PSSA(大孔聚苯乙烯磺酸樹(shù)脂)

PFIEP(全氟磺酸樹(shù)脂),固體超強(qiáng)酸催化劑酸催化劑堿催化劑用于催化C4烴烷基化反應(yīng)優(yōu)點(diǎn):高分子催化劑無(wú)腐蝕性后處理簡(jiǎn)單——過(guò)濾可將樹(shù)脂與產(chǎn)物分離催化活性高反應(yīng)實(shí)例:由丁醛α-乙基β-羥基己醛由丙酮4-甲基4-羥基戊酮酸催化樹(shù)脂⑥其她制藥行業(yè):提純、去除可離子化得色素、鹽、抗生素得分離純化稀土元素分離濕法冶金碘得提取精制金屬離子痕量分析參考書(shū)目:功能高分子材料第一章離子交換樹(shù)脂功能高分子與新技術(shù)

P131第八章高分子催化劑功能高分子材料化學(xué)

P60

高分子酸堿催化劑2、高分子試劑2、1序(固相肽合成)2、2定義與分類(lèi)2、3高分子試劑

①高分子氧化還原劑②高分子鹵代試劑③高分子酰基化試劑2、4高分子催化劑

①定義②合成:離子鍵固載,共價(jià)鍵,無(wú)機(jī)載體③應(yīng)用2、1序從Merrifield固相肽合成獲得諾貝爾獎(jiǎng)(1984)說(shuō)起(Solid-phasetechniqueforthesynthesisofpeptides)特點(diǎn):將氨基酸固定于交聯(lián)得高分子載體上(如氯甲基化交聯(lián)PS),再一步進(jìn)行氨基酸得合成。優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)產(chǎn)物易與過(guò)量得反應(yīng)物分離,轉(zhuǎn)化率近乎100%。合成步驟示意:原料:氯甲基化交聯(lián)PS與氨基酸加堿重復(fù)二、三步合成多個(gè)氨基酸多肽產(chǎn)物與載體脫開(kāi)(多肽)脫保護(hù)偶合最后分離法:用過(guò)濾法將可溶肽與聚合物載體分離?與常規(guī)肽合成比較:常規(guī)肽合成為液相法,每個(gè)反應(yīng)中間體均需分離,純化,結(jié)晶等,費(fèi)時(shí)。例:1964年用固相法合成了9個(gè)氨基得殘基僅用8天,而傳統(tǒng)液相法需一年時(shí)間。?常用得肽合成得固相高分子載體(高分子試劑)對(duì)氯甲基共聚物:玻璃高分子試劑得特點(diǎn)

將低分子得底物或試劑固載到不溶得大分子上進(jìn)行有機(jī)化學(xué)反應(yīng)與常規(guī)得有機(jī)合成方法相比具有相當(dāng)?shù)脙?yōu)越性。(1)高分子試劑在反應(yīng)完成之后可以很容易得通過(guò)過(guò)濾得方法與非支載得反應(yīng)組分分離,可以大大簡(jiǎn)化反應(yīng)操作。(2)高分子試劑可以再生,在經(jīng)濟(jì)上有一定得吸引力。(3)反應(yīng)過(guò)程有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化,機(jī)械化操作。(4)由于聚合物一般不溶,不揮發(fā),無(wú)毒無(wú)嗅,因此,聚合物支載得硫醇、硒類(lèi)試劑對(duì)環(huán)境就是友好得。(5)一些低分子試劑制成高分子試劑后,其活性與選擇性都會(huì)提高。高分子試劑得缺點(diǎn):(1)高分子試劑得制備需要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟得處理過(guò)程,其成本比低分子試劑高得多。(2)低分子試劑經(jīng)固載化后,聚合物骨架得位阻作用會(huì)引起反應(yīng)試劑得擴(kuò)散問(wèn)題。(3)一些在聚合物上生成得副產(chǎn)物難于分離,有時(shí)鑒定困難。(4)有機(jī)高分子載體得耐熱性差,在高溫下得反應(yīng)不適宜。2、2定義與分類(lèi)高分子試劑——具有化學(xué)試劑功能得高分子。她就是將有機(jī)合成得試劑通過(guò)功能基化鍵合于高分子上,再用此高分子試劑參與有機(jī)合成反應(yīng)分類(lèi):高分子試劑氧化還原劑鹵代試劑酰基化試劑高分子催化劑酸堿催化金屬絡(luò)合(高分子負(fù)載催化劑)相轉(zhuǎn)移催化劑2、3高分子試劑①高分子氧化還原劑a、醌類(lèi)結(jié)構(gòu):反應(yīng):失e-還原b、其她高分子氧化還原劑:還原劑硫醇類(lèi):吡啶類(lèi):二茂鐵類(lèi):還原劑氧化劑特點(diǎn):高分子化可降低揮發(fā)性,增穩(wěn)定性,提高選擇性。c、應(yīng)用(有機(jī)合成中)使烯烴氧化成環(huán)氧化合物高分子醌使二苯肼脫H偶氮苯高分子醌催化脫氫結(jié)構(gòu)用途酮與烴溴化烴基苯鹵代與烯烴加成羰基化合物α溴代與不飽與烴加成應(yīng)用例:②高分子鹵代試劑吡啶類(lèi):r酯化反應(yīng)中易逆反應(yīng),水解。若:用代替,反應(yīng)活性強(qiáng),酯化完全。用高分子氯化試劑(用二氯化三苯基磷型)制酰鹵xian酰鹵高分子化得溴代酰亞胺(NBS)作溴代反應(yīng)加成反應(yīng)三價(jià)碘高分子氟化劑制小分子氟化物加成重排不飽與烴小分子小分子氟化物③高分子酰基化試劑活性酯中得酰基高分子活性酯酰基化試劑結(jié)構(gòu):制法:PS+氯甲基鄰硝基苯酚為原料,用酰鹵作