吸附樹(shù)脂和離子交換樹(shù)脂的區(qū)別|用途（大孔吸附樹(shù)脂）
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添加時(shí)間：2022-12-08 瀏覽次數(shù):9070
離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)系提取分離行業(yè)的子行業(yè)。由于天然存在或人工合成的物質(zhì)大多為混合物，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中經(jīng)常需要通過(guò)分離對(duì)其進(jìn)行提煉和純化。主流提取分離方法包括離子交換與吸附分離法、溶劑法、蒸餾法、沉淀法、升華法等，應(yīng)用貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的全行業(yè)。
在各類(lèi)提取分離技術(shù)中，吸附分離技術(shù)既有分離效果，又有精確選擇性，與混合物接觸時(shí)能夠吸附其中的目標(biāo)物而不吸附其他物質(zhì)，或?qū)Σ煌奈镔|(zhì)具有不同的吸附力，在下游用戶(hù)的生產(chǎn)工藝流程中可發(fā)揮特殊的選擇性吸附、分離和純化等功能。根據(jù)不同需求，常用的吸附分離材料包括活性炭、硅膠、離子交換與吸附樹(shù)脂：
活性炭：工藝簡(jiǎn)單、成本較低，以物理吸附為主，無(wú)選擇性；
硅膠：具有極強(qiáng)的親水性，主要用于除濕領(lǐng)域；物理吸附來(lái)自于硅膠表面與溶質(zhì)分子間的范德華力，化學(xué)吸附主要是硅膠表面硅羥基與待分離物質(zhì)間的氫鍵作用。
離子交換與吸附樹(shù)脂：有特定吸附能力，吸附效率高，適用范圍廣；性質(zhì)穩(wěn)定不受無(wú)機(jī)物影響，結(jié)構(gòu)上易于設(shè)計(jì)；再生簡(jiǎn)便、使用周期長(zhǎng)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
離子交換與吸附樹(shù)脂的優(yōu)異性能和高性?xún)r(jià)比使其成為吸附分離材料中應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品，發(fā)展空間巨大。按是否含有活性交換基團(tuán)，離子交換與吸附樹(shù)脂分為離子交換樹(shù)脂與吸附樹(shù)脂：
1）離子交換樹(shù)脂具有交換基團(tuán)。在離子交換樹(shù)脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，一部分為樹(shù)脂由單體經(jīng)交聯(lián)聚合成不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，也是離子交換樹(shù)脂的主要成分，具有高比表面積、高孔隙度的形貌和結(jié)構(gòu)特性；另一部分為功能基團(tuán)（活性基團(tuán)），連接在高分子骨架上，由活動(dòng)離子和固定離子組成。當(dāng)樹(shù)脂與溶液接觸的時(shí)候，溶液中的可交換離子與離子交換樹(shù)脂上的抗衡離子發(fā)生交換，利用吸附劑內(nèi)部末端官能團(tuán)的選擇吸附性，優(yōu)先吸附環(huán)境中其它物質(zhì)的分子或離子，再使用特定的解析劑使其從吸附劑表面脫附，即可達(dá)到分離和富集的效果。
2）吸附樹(shù)脂不具有交換基團(tuán)。吸附樹(shù)脂是在離子交換樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)不含活性基團(tuán)的高分子吸附劑。其吸附性是由范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果，吸附性能類(lèi)似于活性炭。不同極性、不同孔徑的樹(shù)脂對(duì)不同種類(lèi)的化合物的選擇性不同，從而達(dá)到分離純化的目的。其形成的物理化學(xué)作用使得被吸附的物質(zhì)較易從樹(shù)脂上洗脫下來(lái)，樹(shù)脂本身也容易再生。因此，吸附樹(shù)脂具有選擇性好、機(jī)械強(qiáng)度高、再生處理方便、吸附速度快的優(yōu)點(diǎn)。
不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)塑造了不同類(lèi)型的離子交換與吸附樹(shù)脂。根據(jù)樹(shù)脂孔結(jié)構(gòu)分為凝膠型樹(shù)脂和大孔型樹(shù)脂；根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)形成的極性分為強(qiáng)極性、極性、中等極性、非極性等5類(lèi)樹(shù)脂；根據(jù)活性基團(tuán)解離出的離子分為陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；根據(jù)所帶活性基團(tuán)的性質(zhì)分為強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹(shù)脂、弱酸陽(yáng)離子樹(shù)脂、強(qiáng)堿陰離子樹(shù)脂、弱堿陰離子樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂及氧化還原樹(shù)脂。不同種類(lèi)的樹(shù)脂性質(zhì)決定了其不同的應(yīng)用領(lǐng)域，包括濕法冶金、生物醫(yī)藥、環(huán)保、食品及飲用水、工業(yè)水處理、核工業(yè)和電子等。
離子交換樹(shù)脂的合成一般分為兩個(gè)過(guò)程，首先是制備高分子聚合物骨架，再在骨架上引入活性基團(tuán)。常規(guī)工藝中，制備高分子骨架一般采用懸浮聚合、單次交聯(lián)的工藝；例如苯乙烯樹(shù)脂的合成就是使苯乙烯和交聯(lián)劑二乙烯苯在水中懸浮狀態(tài)下聚合成白球，再通過(guò)化學(xué)反應(yīng)向骨架上引入活性基團(tuán)。如果使用濃硫酸處理白球，則可得到磺酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂；如果先使用氯甲醚進(jìn)行氯甲基化處理后再用胺處理，則可得到堿性強(qiáng)弱不同的各種陰離子樹(shù)脂。除常規(guī)工藝外，還有使用已經(jīng)具備活性基團(tuán)的單體經(jīng)聚合一步制得樹(shù)脂；例如丙烯酸系樹(shù)脂基體就是由丙烯酸甲酯和交聯(lián)劑二乙烯苯共聚而成，基體經(jīng)過(guò)特定化學(xué)反應(yīng)即可轉(zhuǎn)變?yōu)殛?yáng)/陰離子交換樹(shù)脂。
樹(shù)脂飽和后可再生恢復(fù)性能，再生劑比耗用于衡量再生效率。當(dāng)離子交換樹(shù)脂絕大部分可交換離子發(fā)生了交換，則表明樹(shù)脂已經(jīng)達(dá)到飽和，需要用相應(yīng)的鹽、酸或堿再生以恢復(fù)其工作能力。一般用再生劑耗（鹽耗、酸耗或堿耗）和再生劑比耗來(lái)衡量樹(shù)脂的再生能力。再生劑耗（g/mol）是在失效的樹(shù)脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的再生劑質(zhì)量；再生劑比耗（mol/mol）是在樹(shù)脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的HCl或NaOH的物質(zhì)的量，通常以無(wú)量綱形式表示；再生劑比耗越接近于1，再生效率越高。
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