蛇籠樹脂又稱蛇籠聚電解質或稱延遲離子交換樹脂,是指在具有特定電荷交換功能基的交聯聚合物中含有被物理截留的帶有相反電荷功能基的線性聚合物的一種特殊類型的離子交換樹脂。較常用的為弱酸強鹼型蛇籠樹脂。
基本介紹
- 中文名：蛇籠樹脂
- 外文名：snake-cage resin
- 別名：蛇籠電解質
- 性質：具有特殊性能的兩性離子交換樹脂
- 原理：靜電引力和網狀結構
定義,蛇籠樹脂的特點,蛇籠樹脂的主要類型,按籠的母體樹脂骨架分類,按蛇的鏈結構分類,蛇籠樹脂的套用原理,蛇籠樹脂的套用,
定義
蛇籠樹脂，又稱蛇籠電解質。一種具有特殊性能的兩性離子交換樹脂。是以交聯的強鹼性陰離子交換樹脂為籠，以丙烯酸鹽負離子在樹脂內聚合生成線型聚合物作為蛇而得名。由於靜電引力和網狀結構的限制，使線型聚合物不易從籠中溶出。
蛇籠 樹 脂 (snake-cage resin) 是 一類具有特異性能的離子交換樹脂,又稱蛇籠聚電解質。它 的概 念 和 名 稱 是 1 95 7 年由Hatch等人首先提出的。它是指在以具有特定電荷交換功能基的交聯聚合物為 “籠”的體系中,含有以帶相反電荷交換功能基為“蛇”的被物理截留的線型聚合物的一類新型離子交換樹脂。
典型的蛇籠樹脂是以交聯的陰離子樹脂為籠 ,而以線型的聚丙烯 酸為蛇 ,或者是以交聯的多元酸為籠 ,
而以線型多元鹼為蛇。具體實例如右圖所示。
蛇籠樹脂中帶有的陰陽兩種功能基互相接近。幾乎相互吸引中和各自的電荷。當遇到溶液中的離子時,樹脂起吸附和交換作用 ,使用後,只需用大量水洗即可恢復交換能力。
蛇籠樹脂的特點
由於靜電引力及網狀立體結構的存在籠聚合物限制了蛇聚合物分子的 自由運動,所以其 中線型 高分子不易從網狀樹脂中溶出。這類樹脂不同於兩性樹脂 ,後者是將兩種性質相反的陰 陽離子交換功能基 (如一至四胺及磺酸、騰酸、梭酸等) 以共價鍵連線在同一樹脂骨架上 ;而前者則是兩種不同聚合物靜電相吸及機械纏繞的混合物,但它也不同於線型聚合物的物理共混物 ,它只在溶劑中溶脹但不溶解。在某些方面 ,蛇籠樹脂類似於普通的籠形物 ,但前者在可能的化學計量方面變化較大且物理穩定性較好。
蛇籠樹脂的主要類型
目前報導最多的是按籠的母體樹脂骨架或蛇的鏈結構進行分類 。
按籠的母體樹脂骨架分類
- 以苯乙烯強鹼性陰離子交換樹脂為籠
- 以苯乙烯弱鹼性陰離子交換樹脂為籠
- 弱鹼性環氧系陰離子交換樹脂為籠
- 苯乙烯系強酸性陽離子交換樹脂為籠
- 丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂為籠
按蛇的鏈結構分類
- 丙烯酸（酯）類單體的均聚合或共聚合的聚合物為蛇
- 聚丙烯酞胺類為蛇
- 聚多元鹼為蛇
- 酚醛類陽離子樹脂單體的線型縮聚物為蛇
蛇籠樹脂的套用原理
蛇籠樹脂套用的原理是離子阻滯 即利用蛇籠樹脂中所帶的陰、陽兩種功能基截留阻滯處理液中強電解質而排斥有機物 ,使有機物在流出液中首先出現,常稱 “離子阻滯法” ,故此類樹脂在文獻中亦有阻滯樹脂之稱。
離子阻滯法與離子交換法的差別主要在於用水而不是用藥劑再生,所以價廉簡便 ,尤其是在溶液濃度高時,用離子交換法經濟上不實用 ,可以用離子阻滯法初步除去溶液中大部分離子性物質,然後再用離子交換法徹底淨化。
一般在離子阻滯法的操作中流速要比離子交換慢,但在某些情況 下,特別是在熱溶液中則與離子交換差不多或更快些 。離子阻滯法與離子排斥都是利用樹脂對溶液里 強電解質與有機物之間吸 附的差別進行分離 的,都是用水再生 ,表面上很相象 ,但本質上並不相同。離子排斥用的是普通樹脂,而離子阻滯用的是經特殊製備的蛇籠樹脂。
離子阻滯中,無機強電解質離子優先進入樹脂內部 ,而有機物被排斥在外 ,柱流出液中首先出現的是有機物 ,然後用水替換出樹脂中無機鹽。有機物分子大小和樹脂孔徑大小起了決定性作用,因而最適合用於由分子較大的有機物中分離出無機鹽 ,但也可用於兩種無機鹽的分離;而離子排斥先流出的是無機鹽類 。
蛇籠樹脂的套用
由於蛇籠樹脂獨特的分離機理操作和再生簡便,在套用上已顯示其重要性，套用如下。
1 糖類脫鹽
2 甘油、 乙二醇與食鹽的分離
3 催化劑的回收
4.貴金屬的回收、硫化氫的氧化脫硫等
5 藥物製備和提純
6.不同的鹽的分離
