2022-07-06
樹脂通常有兩部分組成:一部分為聚合單體和交聯(lián)劑通過聚合反應(yīng)生成的具有三維空間的網(wǎng)絡(luò)骨架,這部分也被稱為樹脂骨架;另一部分為連接在骨架上的特殊功能基團。
其中三維骨架類型和結(jié)構(gòu)決定樹脂主要的物理性能,如穩(wěn)定性、孔結(jié)構(gòu)、密度、溶脹度等;而三維骨架上連接的特殊官能團則在應(yīng)用時對吸附何種物質(zhì)起決定性作用。
根據(jù)骨架上連接的官能團的類型和性質(zhì)樹脂可分為以下幾種:
非離子型樹脂 這類樹脂中不含特殊的離子和官能團,與其他物質(zhì)作用時主要依靠分子間的范德華力,而不形成化學(xué)鍵,對不同物質(zhì)的吸附選擇性主要依靠被吸附分子的極性確定。非離子型樹脂對弱極性和非極性的有機化合物有很強的吸附作用,這類樹脂廣泛應(yīng)用于藥物分離、色素提取等領(lǐng)域。 金屬離子配位型樹脂 金屬離子配位型樹脂的骨架上帶有特殊的配位基團和配位離子,可以與金屬離子進行絡(luò)合反應(yīng),使兩者之間形成配位鍵,樹脂與被吸附物質(zhì)間通過配位鍵相互作用而吸附到樹脂上的,該吸附過程為化學(xué)吸附。這類樹脂也稱為螯合樹脂,多用于水溶液過渡金屬離子的選擇性分離與富集。螯合樹脂的官能團是含有一個或多個配位原子的功能基團,可進行配位的原子都具有提供電子對的性質(zhì),常見配位原子主要為 O、N、S、P 等元素的原子。這些原子和被吸附物質(zhì)作用時都可提供配位的孤電子對,因此螯合樹脂也可根據(jù)配位原子的種類,分為氧配位型螯合樹脂、氮配位型螯合樹脂、硫配位型螯合樹脂等。含有氧原子的螯合官能團有:—OH(醇、酚)、—COOH(羧酸)、—O—(醚、冠醚)、—CO—(醛、酮、醌)、—COOR(酯、鹽)、—NO2(硝基)、—NO(亞硝基)等;以氮為配位原子的螯合官能團有:—NH(胺)、2>C=NH(亞胺)、>C=N—R(席夫堿)、>C=N—OH(肟)、—CONH2(酰胺)、—N=N—(偶氮)等。 離子型樹脂 離子型樹脂的骨架上所連的管能團是一種或幾種具有化學(xué)活性的官能基團,其在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或 Na+)或陰離子(如OH-或Cl-),解離之后骨架上所帶的離子基團可以與不同反離子通過靜電引力發(fā)生作用,將帶有相反電荷的離子型物質(zhì)吸附到樹脂上。 在水溶液中與其他離子基團作用時,由于競爭性吸附,原來配對的反離子被新的離子取代。樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。根據(jù)交換的離子,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類。 離子型樹脂帶的強酸性官能團有磺酸基(—SO3H),這種官能團在堿性、中性,甚至在酸性介質(zhì)中都有交換功能;弱酸性的官能團有羧基(—COOH)或磷酸基(—PO(OH)2),這些官能團只有在pH=5~6,堿性或接近中性的介質(zhì)中才有離子交換能力;強堿性官能團有季胺基團(NR3),這種官能團在酸性、堿性、中性介質(zhì)中都可進行離子交換;弱堿性的官能團有伯胺(—NH2)、仲胺(—NHR)和叔胺(—NR2),這幾種官能團只有在中性或酸性介質(zhì)中進行離子交換。 此外,樹脂也可按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為極性和非極性樹脂。非極性樹脂是指由非極性單體聚合而成,如二乙烯苯為單體聚合而成的樹脂。極性樹脂又可分為強極性、極性和中極性樹脂。強極性樹脂是含有吡啶基、氨基官能團的樹脂;中極性樹脂一般有含酯基、羰基的單體聚合而成;極性樹脂通常是含有酰氨基、亞砜基、氰基的單體聚合而成。