凝膠型樹脂與大孔型樹脂

1、凝膠型與大孔型樹脂有什么區(qū)別相關(guān)標(biāo)簽： 水處理 離子交換樹脂 凝膠型樹脂與大孔型樹脂的主要區(qū)別在于它們的孔隙度不同。用普通聚合法制成的離子交換樹脂，是由許多不規(guī)則的網(wǎng)狀高分子所組成，類似凝膠，所以稱為凝膠型樹脂。常見的凝膠型樹脂，如苯乙烯系列的001，201等。凝膠型樹脂的孔隙度很小，一般都在3nm以下，而且嚴(yán)格的講這些孔隙并不是真正的孔，而是交聯(lián)與水合多聚物凝膠結(jié)構(gòu)之間的距離，它隨運(yùn)行條件而改變，在干的凝膠型樹脂中，這種“孔”實(shí)際上是消失了。凝膠型樹脂浸入水中會發(fā)生溶脹，體積變大。這種溶脹性會使樹脂的機(jī)械強(qiáng)度降低；同時當(dāng)凝膠型樹脂在不同離子形態(tài)時，其膨脹率也會發(fā)生變化，這樣就會因?yàn)闃渲姆磸?fù)

2、膨脹、收縮而使樹脂顆粒破裂。大孔型樹脂則不同：它的“孔”大于原子距離，而且不是凝膠結(jié)構(gòu)的一部分，所以這個孔是真正的孔，其大小及形狀不受環(huán)境條件而改變，因而在水溶液中不顯示溶脹。由于無機(jī)物離子的直徑都很?。?.30.7nm），用普通的凝膠型樹脂是完全可以除去；但當(dāng)水中有有機(jī)物分子存在時，由于其分子很大（膠硅化合物的粒徑可大于50nm，某些蛋白質(zhì)分子為520nm），用普通凝膠樹脂除去它們則有困難。而且再生時，這些被吸附的有機(jī)物也不易被再生下來，所以凝膠型樹脂易于被有機(jī)物所污染。由于大孔型樹脂的孔徑較大，在10200nm以上，因之它能夠比較容易地吸著高分子有機(jī)物，并且容易被再生下來，所以有較好的抗污

3、染性。大孔型樹脂有交換容量較低，再生時酸堿用量大及價格較高等問題。凝膠型樹脂在聚合的時候，需要加入交聯(lián)劑，并要控制交聯(lián)劑數(shù)量上的變化，使得在樹脂中形成相應(yīng)的微孔，孔徑在0.55nm之間。主要是用于吸附水中陰、陽離子，對有機(jī)物的吸附能力很弱。易污染老化，比表面積0.1m2/g干樹脂。外觀呈透明球狀顆粒。大孔型樹脂是在合成的過程中，添加芳香烴、脂肪烴、醇類等有機(jī)溶劑，即所謂致孔劑，當(dāng)樹脂聚合后，除去上述溶劑，即在樹脂里形成許多大孔。大孔樹脂在濕態(tài)時呈不透明或乳白色，內(nèi)表面積在5m2/g以上，濕真密度與濕視密度 之差大于0.5g/cm3。大孔樹脂在水處理中能起吸附、過濾作用，能去除有機(jī)物質(zhì)、腐殖酸、

4、木質(zhì)磺酸等；還可除鐵、去色、并保護(hù)離子交換樹脂免受污染，而延長交換樹脂的使用壽命。在純水制備過程中，如果主要起過濾作用，大孔型樹脂要裝在離子交換樹脂或反滲透裝置的前面；如果主要是用于吸附，大孔樹脂宜于酸性水中進(jìn)行吸附。離子交換樹脂的制備方法0708010103賀竹離子交換樹脂的發(fā)展是以縮聚產(chǎn)品開始的，然后出現(xiàn)了加聚產(chǎn)品，在合成離子交換樹脂的初期，主要是以縮聚型為主，但是合成的樹脂難以成球狀并且化學(xué)穩(wěn)定性較差，機(jī)械強(qiáng)度不好，在使用過程中常有可溶性物質(zhì)滲出?，F(xiàn)在使用的離子交換樹脂幾乎都是加聚產(chǎn)品。一、苯乙烯系離子交換樹脂的合成苯乙烯系離子交換樹脂是苯乙烯和二乙烯苯（DVB）在水相中進(jìn)行懸浮共聚合得

5、到共聚物珠體，然后向共聚體中引入可離子化的基團(tuán)而合成的。苯乙烯系離子交換樹脂的用量占離子交換樹脂總用量的95%以上，這是因?yàn)楸揭蚁﹩误w相對便宜并可大量得到，并且不易因氧化、水解或高溫而降解。聚苯乙烯樹脂以聚苯乙烯為骨架，與小分子的功能基以化學(xué)鍵的形式結(jié)合，因此既保留了原有低分子的各種優(yōu)良性能，又由于高分子效應(yīng)可增添新的功能，這使得離子交換樹脂的性能大幅度提高，品種成倍地增加，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，大大促進(jìn)了化工企業(yè)、制藥工業(yè)、環(huán)保等行業(yè)的發(fā)展，對世界經(jīng)濟(jì)、政治、軍事的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響【1】。將苯乙烯，二乙烯苯進(jìn)行懸浮共聚，加入分散穩(wěn)定劑，在攪拌的條件下可以得到粒度合適，大小均勻的球狀共聚體（P

6、S）。穩(wěn)定劑的性質(zhì)、攪拌條件、溫度等因素對懸浮聚合的影響很大。用難溶性無機(jī)物微粉末作懸浮穩(wěn)定劑時，得到的聚合球粒大小比較均勻，并且在微粉末穩(wěn)定劑用量相同時，粉末越細(xì)，得到的球粒越小。在苯乙烯，二乙烯苯懸浮共聚時加入沉淀劑、良溶劑或線型高聚物等做致孔劑，聚合結(jié)束后將致孔劑提取出來，得到多孔性的共聚物【2】（Pst型，稱為大孔樹脂）。把這種共聚物進(jìn)一步制成離子交換樹脂，發(fā)現(xiàn)其離子交換速度加快，機(jī)械強(qiáng)度增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)。由于這類樹脂其具有與活性炭類似的吸附能力【3】，可以回收吸附質(zhì)，所以被廣泛用于有機(jī)物的分離純化【4】、工業(yè)有機(jī)廢水的處理【5-6】、生化產(chǎn)品【7】等。值得注意的是，在合成大孔共聚物時

7、，為保證孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，交聯(lián)劑用量比合成凝膠型時要多。王亞寧等【8】以液體石蠟、甲苯和環(huán)己酮作致孔劑，采用懸浮聚合合成大孔吸附樹脂，研究了單體和致孔劑組成對孔結(jié)構(gòu)的影響。Veverka等【9】將大孔型低交聯(lián)苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）共聚物（DVB含量在2%8%之間）在二氯乙烷、硝基苯或其混合溶劑中充分溶脹后，在一定溫度及催化劑存在下與交聯(lián)劑發(fā)生后交聯(lián)反應(yīng)，制得高比表面積（約1000m2/g）及包含微孔、中孔結(jié)構(gòu)的超高交聯(lián)聚苯乙烯樹脂。二、丙烯酸系離子交換樹脂的合成1.丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂的合成丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與二乙烯苯進(jìn)行自由基懸浮共聚合，然后在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下使酯基水

8、解，可得到丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂。由丙烯酸甲酯制得的弱酸性陽離子交換樹脂有較高的交換容量，因此應(yīng)由也較廣。2.丙烯酸系堿性陰離子交換樹脂的合成聚丙烯酸甲酯與多胺反應(yīng)，形成含有氨基的弱堿性陰離子交換樹脂。多乙烯多胺中的任何一個氨基都有可能與酯基反應(yīng)。一個多乙烯多胺分子中也可能有多于一個的氨基參與反應(yīng)，結(jié)果產(chǎn)生附加交聯(lián)。由于附加交聯(lián)的形成，由丙烯酸甲酯與二乙烯苯形成的共聚物與多乙烯多胺反應(yīng)，仍可形成機(jī)械強(qiáng)度高的弱堿性陰離子交換樹脂。三、縮聚型離子交換樹脂的合成1縮聚型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的合成可通過兩種方法由苯酚、甲醛和硫酸合成縮聚型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。第一種方法為甲醛與苯酚縮聚，然后用硫

9、酸磺化酚醛縮聚物；第二種方法為先合成苯酚磺酸，接著與甲醛縮聚。第二種方法更可取。具體合成方法是：將硫酸加到苯酚中，在100攪拌4h，生成苯酚磺酸（殘留部分苯酚）。將此混合物調(diào)至堿性，加入35%甲醛水溶液，與100反應(yīng)5h。再調(diào)至酸性后，懸浮到100的氯苯中，分散成合適的粒度并維持1h，得到球狀樹脂。2.縮聚型弱酸性陽離子交換樹脂的合成酚類如苯酚或間苯二酚與甲醛的縮聚產(chǎn)物因含有非常弱酸性的酚羥基，可作為弱酸性陽離子交換樹脂。用含有羥基的酚與甲醛縮聚，則可獲得含羧基的縮聚型弱酸性陽離子交換劑。3.縮聚型陰離子交換樹脂的合成最早的陰離子交換樹脂是由芳香胺與甲醛縮聚制備的。如以間苯二胺和甲醛為原料可得到非常弱堿性的陰離子交換樹脂。在上述反應(yīng)中，甲醛既可以與