1、1氢键型吸附树脂对酚类的吸附行为分析ANALYSIS OF THE HYDROGEN BOND ADSORPTION RESIN ADSORPTION BAHAVIOR OF PHENOLIC学院（部）： 化学工程学院 专业班级： 应用化学 09-2 班 学生姓名： 2012 年 4 月 15 日2氢键型吸附树脂对酚类的吸附行为分析摘要介绍了吸附树脂和氢键吸附树脂的简单认识，两种氢键型树脂对酚类吸附机理分析，及影响氢键吸附树脂的因素并总结出氢键型吸附树脂的对酚的吸附是通过氢键作用的，在水中还有可能有疏水作用。关键字：氢键，吸附树脂，酚，吸附行为ANALYSIS OF THE HYDROGEN
2、BOND ADSORPTION RESIN ADSORPTION BAHAVIOR OF PHENOLICABSTRACTThis paper introduces a simple understanding of the adsorption resin and hydrogen adsorption resin, two hydrogen bonding resin on the analysis of phenolic adsorption mechanism and the factors affecting the hydrogen bond adsorption resin an
3、d summed hydrogen bond adsorption resin on the adsorption of phenol by hydrogen bonding in water may also hydrophobic interaction.KEYWARDS: hydrogen bond ,adsorption resin, phenol adsorption behavior3目录摘要(中文 )1摘要(外文 )11 绪论31.1 引言 32.吸附行为分析 42.1 甲氧基修饰的大孔交联树脂对苯酚的吸附机理4 2.2.聚 N 甲基 N 对乙烯基苄基乙酰胺对水中苯酚的吸附53.
4、氢键吸附的影响因素 64.总结 6参考文献 641 绪论1.1 引言氢键型吸附树脂是吸附树脂中的一类，吸附树脂是以吸附为特点，具有多孔立体结构的树脂吸附剂。它是最近几年高分子领域里新发展起来的一种多孔性树脂，由二乙烯苯等单体，在甲苯等有机溶剂存在下，通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。其特点是容易再生，可以反复使用。在目前使用的各类提取方法中，树脂吸附法因其提取效率高、溶剂消耗量小、生产工艺简单等优点，逐渐成为天然植物有效成分提取中最有效的方法之一 1,如配合阴、阳离子交换树脂，可以达到极高的分离净化水平。吸附机理主要包括疏水吸附、氢键吸附和离域电子吸附。氢键吸附利用吸附剂与吸附质之间形成的氢
5、键,实现吸附选择性,达到高效分离的目的。利用氢键作用实现对有机化合物的吸附分离已经在生产实践中获得了应用。氢键较低的键能使氢键吸附具有可逆性；氢键的短程性和方向性赋予氢键吸附一定的选择性，因此将可与吸附质形成氢键的功能基引入到吸附树脂骨架上，可以有效的强化树脂的吸附功能。 酚类化合物是很好的氢键给体。吸附剂可以分为氢键给体型、受体型和混合型三类。氢键型吸附树脂合成是在树脂表面引入能形成氢键的基团,树脂是大孔型或超高交联型吸附树脂,合成路线可以是直接制备带有极性基团的树脂,也可以在非极性树脂表面引入极性基团。由于氢键型吸附树脂具有吸附容量大、选择性强等优点,因此氢键吸附的研究及应用近年来受到人们
6、的广泛关注。广泛用于高效去除废水中的苯酚及其衍生物2、药剂分离和提纯、净化天然植物中的黄酮类化合物 3。通过化学修饰制备氢键型吸附树脂包括树脂表面用酚羟基 4、胺基、羰基、羧基和酯基等进行化学修饰 5。2.吸附行为分析 以下主要介绍甲氧基修饰的大孔交联树脂对苯酚的吸附机理 6和聚 N 甲基N 对乙烯基苄基乙酰胺对水中苯酚的吸附 7，从而了解氢键吸附树脂对酚类吸附行为。苯酚是重要的化工原料之一,应用广泛。酚类化合物是一种细胞原浆毒。含酚废水会危害人体健康,而且严重破坏自然生态,造成环境污染 8。2.1 甲氧基修饰的大孔交联树脂对苯酚的吸附机理5能与酸性氢原子形成氢键的原子一般电负性较大,且有孤对
7、电子。 氮原子和氧原子具有较大的氢键碱性,更容易与含氢键供体的有机物如酚类形成氢键。由大孔氯甲基化聚苯乙烯合成了含有悬挂醚键的甲氧基修饰的大孔交联树脂。 通过化学分析(氯含量的测定)、红外光谱和元素分析等手段, 确证甲氧基负载在聚苯乙烯骨架上, 负载量为4.10 mmol/g。 测定了这种树脂对正己烷中苯酚的吸附等温线, 表明其对正己烷中苯酚的吸附是放热的, 随着温度的升高, 吸附量逐渐降低, 且吸附等温线可拟合成直线。 通过吸附焓的计算、不同条件下吸附等温线的比较以及理论计算等方法, 确证氢键是甲氧基修饰的大孔交联树脂吸附正己烷中苯酚的主要驱动力, 树脂骨架上负载的醚氧原子与苯酚的酚羟基氢原
8、子形成了强烈氢键。2.2.聚N甲基N对乙烯基苄基乙酰胺对水中苯酚的吸附大孔交联氯甲基化聚苯乙烯进行甲胺化和乙酰化反应，合成了聚(N-甲基对乙烯基苄基乙酰胺)树脂，树脂的氯含量由原来的395 mmolg降至063 mmolg。测定了树脂对水中苯酚的吸附等温线，结果表明，吸附平衡数据符合Freundlich等温方程。利用热力学函数关系计算了吸附焓、吸附自南能和吸附熵，结果表明，吸附量在1040 mgg时，吸附焓为一7120一一2465 l【Jmol。吸附自由能为一464一607 kJmol，吸附熵为一6235一一21856 J(molK)。讨论了吸附过程中树脂对水中苯酚吸附的氢键与疏水作用的吸附机
9、理。以，-二甲基乙酰胺为模型分子，模拟聚(甲基对乙烯基苄基乙酰胺)与苯酚之间作用的结果表明，N，N-“甲基乙酰胺的羰基氧原子与苯酚的羟基氢原子形成了较强的氢键，氢键键长(C-OHO)为0172 2 nm，氢键键角(_OHO)为1708。 ，作用能为一5523 kJmol。由此可推断，氢键在树脂吸附水中苯酚的过程中起着主要的作用。图2c为在298 K时聚(一甲基一一对乙烯基苄基乙酰胺)对水中对甲基苯酚的吸附等温线。一般来说，水中有机物在吸附树脂上的吸附与溶质的疏水性有关，溶质的疏水性越大，越容易被吸附。对甲基苯酚比苯酚的疏水性强，所以在相同的平衡浓度下，其吸附量要略高。因此，疏水作用在聚(甲基一
10、对乙烯基苄基乙酰胺)吸附水中苯酚的过程中也起到了作用。又如笨胺基树脂吸附正己烷中的苯酚,苯胺基树脂是通过氢键吸附正己烷中苯酚的, 树脂负载的功能基氮原子和苯环都作为氢键受体与苯酚的酚羟基氢原6子形成氢键; 其对水中苯酚的吸附是物理吸附, 苯酚是通过氢键和疏水作用吸附到树脂上的 9。 3. 氢键吸附的影响因素总结国内外氢键型吸附树脂的研究,影响氢键吸附的主要因素有：溶剂氢键强度体系的pH 值等。4. 总结氢键吸附具有比疏水吸附更强的推动力,能提高有机物的吸附量及对有机混合物中的有效成分选择吸附,达到富集分离的作用。氢键型吸附树脂是选择性吸附发展的方向,进行羟基、胺基、羰基和羧基等化学修饰的极性吸
11、附树脂是形成氢键吸附的关键。氢键型吸附树脂对水中酚苯酚主要是吸附的氢键与疏水作用的吸附机理，表现为物理吸附行为。而甲氧基修饰的大孔交联树脂吸附正己烷中苯酚的主要驱动力是氢键, 树脂骨架上负载的醚氧原子与苯酚的酚羟基氢原子形成了强烈氢键，表现为化学吸附行为。7参考文献1.刘睿，王芃， 施荣富，王春红，氢键吸附树脂的合成及高纯度沙棘叶黄酮的制备,高分子学报，2010,10,121112172.Xiaotian Geng1, Ping Ren1, Guopei Pi, Rongfu Shi, Zhi Yuan, Chunhong Wang,High selective purification of
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13、 Colloid and Interface Science 327 (2008) 9144.袁新华, 雷 燕, 刘黎明, 盛维琛, 胡 杰,酚羟基修饰超高交联吸附树脂的制备与性能,江苏大学学报，2008,29（5） ，4104145.袁新华, 刘黎明, 雷 燕, 程晓农，化学修饰制备氢键型吸附树脂,高分子材料科学与工程,2008，24（5） ，6106.王小梅 ，赵晨曦，彭霞辉 ，唐开军，甲氧基修饰的大孔交联树脂对苯酚的吸附机理, 化 学 学 报，2010,68（5） ，4534567.王小梅， 赵晨曦，黎成勇，黄永平，聚(-甲基一-对乙烯基苄基乙酰胺)对水中苯酚的吸附,化 学 学 报，2008,25（6） ，7147178.陈天明,许琦,蔡照胜，强碱性苯乙烯系树脂对水中苯酚的吸附研究,应用化工，2008,37（10） ，119311959.王小梅，彭江鸣 ，赵晨曦， 徐 峰，大孔交联聚(对乙烯基苄基苯胺)树脂对苯酚的吸附,化 学 学 报，2008,66（8） ，990994，
