吸附树脂及其应用.ppt

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1、吸附树脂及其应用,主要内容,1.吸附树脂的概述,吸附树脂（adsorption resin）又称树脂吸附剂，是在离子交换树脂的基础上发展起来的。吸附树脂是一种不含离子交换基团的高交联度体型高分子珠粒，其内部拥有许多分子水平的孔道，提供扩散通道和吸附场所。20世纪70年代以来，随着大孔离子交换树脂的发展，大孔吸附树脂应运而生。它是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体，加入二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯为致孔剂，它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。,吸附树脂的特点和作用,树脂本身由于依靠它和被吸附的分子（吸附质）之间的范德华力和氢键作用，具有吸附性，又因具有网状结构和很高的比表面积，而有筛选性能，能从溶液中有

2、选择地吸附有机物质，使有机化合物根据吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱而分开，达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。吸附树脂的特点是容易再生，可反复使用。其他不同之处在于，吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制，根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂，因此，吸附树脂品种多，应用范围广。,2.吸附树脂的分类,按树脂极性不同，吸附树脂可分为：,非极性树脂,中极性树脂,极性树脂,强极性树脂,烃类有机物，如：聚苯乙烯等,带酯基的聚合物，如：聚丙烯酸酯,带有酰胺基等的聚合物，如聚丙烯酰胺等,含有氧化氮、吡啶基等的聚合物,分类,非极性吸附树脂是由偶极距很小的单体聚合而成，不含任何功能基团，

3、孔表的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，最适用于从极性溶剂(如水)中吸附非极性物质。中极性吸附树脂含有酯基，其表面兼有疏水和亲水部分，既可由极性溶剂中吸附非极性物质，也可以从非极性溶剂中吸附极性物质。极性树脂含有酰胺基、氰基、酚羟基等极性功能基，它们通过静电相互作用吸附极性物质。,3.影响吸附性能的因素,吸附树脂的物理结构和化学结构对吸附性能的影响表现在以下几个方面：,1、比表面积 在保证良好扩散的条件下，树脂的比表面积越大，吸附量越高。2、孔径 一般树脂的孔径越大，吸附质分子在孔内的扩散速度就越大，越有利于达到吸附平衡，但是，孔径过大会降低比表面积。经验表明，当

4、吸附剂孔径与吸附质分子的直径比为6:1左右时，吸附性能最佳。,3、孔容 当孔径固定时，比表面积与孔容成正比，所以随着孔容的增加，树脂的吸附量增加。4、孔径分布 孔径的分布的情况对吸附量有影响。若孔径分布很宽，则小孔部分可能由于受吸附质分子扩散速度的限制而不能充分利用，并且大孔部分将使树脂的比表面积下降。所以树脂的孔径分布越窄，吸附性能越好。,5、极性相近原则 和通常的吸附规律一样，极性树脂较易吸附极性物质，非极性树脂较易吸附非极性物质。6、形成氢键或电子转移络合物 如果树脂上的基团与吸附质分子之间可形成氢键或电子转移络合物，则有强的吸附作用，此时的吸附力主要为化学力（氢键及电荷转移为弱化学力）

5、。,4.吸附树脂的应用,吸附树脂的化学结构和物理结构可以较容易地人为控制，根据不同需要可合成出结构和性能不同的树脂，因此，吸附树脂的品种多，应用范围广。目前吸附树脂在废水处理、药物提纯、化学试剂的提纯、医学分析、急性药物中毒处理、色谱载体等方面得到了广泛的应用。特别是有些特殊高性能吸附树脂在废水有效处理的同时还实现了废物的资源化，应该说这是吸附树脂发展史上的一大进步。,4.1 大孔吸附树脂在有机废水处理中的应用,4.1.1 含酚废水的处理 含酚废水是一种来源广、数量多、浓度高、环境危害大的水污染物,也是我国水污染控制中急需解决的重点问题之一。上海大学研究了DA-201 吸附树脂回收、净化废水中

6、苯酚的工艺条件,实验表明,当废水的p H 7 时,吸附树脂不仅能回收苯酚,而且不产生二次污染,失效树脂适用 5%的 NaOH溶液或甲醇脱酚,其效率接近 100%。他们将研究成果应用于上海焦化厂氨回收工段含酚废水的处理,处理后的废水达到国家排放标准。南京大学采用 CHA-111 大孔吸附树脂,处理 T-50 石油酚、2-萘酚和五氯酚钠工业生产中产生的高浓度含酚废水,T-50 石油酚废水中酚总去除率99.9%,COD 去除率95%,出水中酚浓度 5 mg/L,再经过次氯酸钠氧化,实现达标排放;2-萘酚的吸附率99%,脱附率可达 95%;五氯酚钠去除率99%,COD 去除率80%,另外,吸附剂解吸后

7、可以重复使用，解析后的污染物可以资源化。,4.1.2 含有机酸废水的处理,同济大学利用超高交联吸附树脂 NDA-800 吸附法处理水杨酸生产废水,研究表明,NDA-800 超高交联吸附树脂对水杨酸生产废水有良好的处理效果,当进水CODCr值约20 000 mg/L,苯酚和水杨酸含量分别为6000 mg/L和1300 mg/L 时,经过 NDA-800 树脂一级吸附处理,出水的 CODCr和苯酚等污染指标均可达到排放标准,同时实现了水杨酸生产废水中苯酚和水杨酸等化工资源的生产回用。南京大学等用 NDA-211大孔树脂处理模拟 2,6-二羟基苯甲酸合成中产生的废水,取得了良好的效果,该废水含 2,

8、6-二羟基苯甲酸约2100 mg/L,间苯二酚约680mg/L,吸附处理后2，6-二羟基苯甲酸浓度 99.9%和99.8%;在合适的条件下两者的脱附率都 99%,树脂工作吸附量达 69.5 g/L。,4.1.3 其他废水的处理,江苏石油化工学院利用 H-103 树脂对生产多亚甲基多芳基异氰酸酯(PAPI)产生的苯胺废水进行吸附研究,结果显示,出水苯胺浓度 99%.戚品豹利用 H-103 树脂对某磷肥厂产生的苯胺污水进行吸附,确定最佳处理条件为污水浓度1 000mg/L,停留时间 15 min,吸附温度为常温,p H=7,处理后污水能够达标排放.,4.2 吸附树脂在食品防腐剂分析中的应用,2,4

9、-己二烯酸(山梨酸)是目前广泛使用的食品防腐剂之一。利用气相色谱法、高效液相色谱法和分光光度法,来测定食品中痕量山梨酸方法已有许多报道。光度法的测定原理是基于氧化剂K2Cr2O7 将山梨酸氧化成丙二醛,再与硫代巴比妥酸反应,形成一种红色物质。用K2Cr2O7-硫代巴比妥酸光度法定食品中痕量,2,4-己二烯酸时,可用吸附树脂 GDX-502微型柱消除醇、醛、酮、酯和糖对测定的干扰。,4.3 大孔树脂在中药单方有效成分提取工艺中的应用,麻秀萍等比较了10种大孔吸附树脂对银杏叶黄酮的吸附性能,筛选试验结果表明，AB-18大孔吸附树脂是一种对银杏叶黄酮吸附性能优良的吸附剂,对于优化生产工艺,充分利用银

10、杏资源有重要意义。王梅等研究了用大孔吸附树脂提取茶叶中茶多酚的方法,通过对树脂的筛选确定了 NK-S3 树脂对茶多酚吸附-解吸性能良好,其对茶多酚的吸附量可达 81.57 mg/g,洗脱率接近100%,此法提取茶多酚成本低、工艺简单且树脂可反复使用,可完善为工业化提取方法。,4.4 大孔树脂在中药复方制备、精制工艺中的应用,宓晓黎等将大孔吸附树脂提取分离技术应用于降压胶囊的制备工艺,用非极性大孔吸附树脂法从复方中提取有效成分,采用正交试验设计考察了最佳吸附和解吸条件并进行了试验生产,结果表明,大孔树脂法简化了工艺过程,缩短了生产周期,提高了产物的纯度,更适于工业化生产,可替代原溶剂提取沉淀工艺

11、。石林平等采用大孔吸附树脂提取桔梗、远志、款冬花、甘草等的有效成分,制成复方桔梗止咳滴丸,以薄层色谱法对桔梗、远志进行鉴别,采用 HPLC对甘草酸进行含量测定,结果表明改制剂工艺稳定,质量可靠,具有剂量小、起效快、服用方便等特点。,5.大孔吸附树脂技术的应用特点,大孔吸附树脂的优点：具有吸附容量大、吸附速度快、易解吸、易再生;物理与化学稳定性高,不溶于酸、碱及有机溶剂;对有机物选择性好,不受无机盐类及其他强离子、低分子存在的影响,且反而有利于吸附;品种多,不同品种可吸附多种有机化合物;流体阻力较小;脱色能力高,大孔吸附树脂在应用中的不足：首先,对于药品生产而言大孔吸附树脂缺乏药用标准,该技术在树脂材料方面缺乏统一、严格的质量控制标准。所用的国产大孔吸附树脂吸附剂质量较差,刚性不强,易破碎及致孔剂等合成原料或溶剂去除不净而残留,易流入药液造成二次污染。其次,大孔吸附树脂在生产应用中缺乏规范化的技术要求,对其预处理、再生纯化工艺条件缺乏规范化评价指标。,Thank You!,