Phenolische vs. Styrol-basierte Adsorptionsharze: Unterschiede und Anwendungsanalyse

Adsorptionsharz ist eine Art hochmolekulares Polymer mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, unlöslich in Säuren, Basen und vielen organischen Lösungsmitteln,und kann bestimmte Stoffe durch physikalische oder chemische Wirkungen adsorbierenIm Vergleich zu traditionellen Adsorptionsmaterialien wie Aktivkohle weisen Adsorptionsharze Vorteile wie hohe Selektivität, gute Festigkeit und einfache Regeneration auf.

Das Arbeitsprinzip des Adsorptionsharzes beruht hauptsächlich auf

Physikalische Adsorption: Verlassen auf intermolekulare Kräfte (van der Waals-Kräfte)

Chemische Adsorption: Durch spezifische chemische Reaktionen von Funktionsgruppen

Porengrößen-Sieben: Nutzung der passenden Eigenschaft zwischen der Porengröße des Harzes und der Größe des Zielmoleküls

Adsorptionsharze der Phenole-Serie vs. der Styrol-Serie:

Eigenschaften des Phenolharz-Skelettes:

Das Grundgerüst der phenolischen Adsorptionsharze ist eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, die durch die Kondensationsreaktion von phenolischen Verbindungen und Aldehydverbindungen gebildet wird.Zu seinen Skelettmerkmalen gehören:

Zusammensetzung der chemischen Bindungen

1Die Methylenbrücke (-CH2-) und die Bindung (-O-) sind die wichtigsten Verbindungseinheiten.

2. bilden eine starre Benzolring-Methylen-Wechselstruktur

3Das Skelett enthält eine Vielzahl von phenolischen Hydroxylgruppen und bildet eine hochpolare Umgebung.

Raumkonfiguration

Hochverbundenes starres Skelett

Die Benzolringe sind durch kurzkettige Methylengruppen verbunden, was zu einer dichten Struktur führt

Die inhärenten Polarstellen im Skelett sind gleichmäßig verteilt

Eigenschaften des Styrol-basierten Harz-Skelettes:

Styrol-basierte Harze nehmen Polystyrol als Basisrahmen und bilden eine Netzwerkstruktur durch die Verknüpfung von Divinylbenzol:

Zusammensetzung der chemischen Bindungen

1Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen bilden das Hauptkettenskelett.

2Der Benzolring hängt als Seitengruppe von der Hauptkette ab.

3Der Verknüpfungspunkt wird durch die Vinylgruppe von Divinylbenzol erreicht.

Raumkonfiguration

Die flexible Kohlenwasserstoff-Hauptkette kombiniert sich mit den starren Benzolringseitengruppen

2Der Grad der Verknüpfung kann präzise geregelt werden (in der Regel 8%-20%).

3Das Skelett ist im Wesentlichen nichtpolar, dessen Oberfläche von Benzolringe bedeckt ist.

Adsorptionsmechanismus von Phenolharz:

Polarinteraktionsdominanz:

Wasserstoffbindung:Phenole Hydroxylgruppen bilden Wasserstoffbindungen mit Verbindungen, die O, N und F enthalten, mit einer Stärke von 20-40 kJ/mol

Wechselwirkung zwischen Dipolen:Die Richtung der Polarmoleküle mit dem Polarskelett des Harzes

π-π-Stapeln:Die Elektronenwolke zwischen dem Benzolring und der aromatischen Verbindung überlappt sich

Säure-Basen-Wechselwirkung:Die schwache Säuregehalt der Phenolhydroxylgruppen kann mit Grundstoffen reagieren

Adsorptionsmerkmale

Hohe Selektivität für polare Stoffe

Es behält weiterhin eine gute Adsorptionsleistung in wässriger Lösung

Die Adsorptionswärme ist relativ groß und erfordert in der Regel starke Desorptionsbedingungen.

Adsorptionsmechanismus von Harzen auf Styrolbasis:

Hydrophobische Wirkung dominiert:

Hydrophobische Wirkung:Die Affinität eines nichtpolaren Skeletts zu hydrophobischen Substanzen

Van der Waals-Kräfte:Der Hauptfaktor für die unspezifische physikalische Adsorption

π-π Wechselwirkung:Der elektronische Effekt zwischen dem Benzolring und aromatischen Verbindungen

Größenausschlusswirkung:Molekulare Siebtrennung nach Porengröße

Adsorptionsmerkmale

Es hat eine starke Adsorptionsfähigkeit für nichtpolare und schwach polare Stoffe

Die Adsorption wird durch die hydrophobe Wirkung in wässriger Lösung vorangetrieben.

Die Adsorptionswärme ist relativ gering und leicht zu desorbieren und zu regenerieren.