Résines d'adsorption à base de phénols et de styrène: différences et analyse des applications

La résine d'adsorption est un type de polymère à haut poids moléculaire avec une structure en réseau tridimensionnel. Elle est insoluble dans les acides, les bases et de nombreux solvants organiques, et peut adsorber des substances spécifiques par des actions physiques ou chimiques. Comparées aux matériaux d'adsorption traditionnels tels que le charbon actif, les résines d'adsorption présentent des avantages tels qu'une sélectivité élevée, une bonne résistance et une régénération facile.

Le principe de fonctionnement de la résine d'adsorption est principalement basé sur :

Adsorption physique : S'appuyant sur les forces intermoléculaires (forces de van der Waals)

Adsorption chimique : Par le biais de réactions chimiques spécifiques des groupes fonctionnels

Tamissage par taille des pores : Utilisant la propriété d'adaptation entre la taille des pores de la résine et la taille de la molécule cible

Résines d'adsorption de la série phénolique vs de la série styrénique :

Caractéristiques du squelette de la résine phénolique :

Le cadre de base des résines d'adsorption phénoliques est une structure en réseau tridimensionnel formée par la réaction de condensation des composés phénoliques et des composés aldéhydes. Ses caractéristiques squelettiques comprennent :

Composition des liaisons chimiques

1. Le pont méthylène (-CH₂-) et la liaison (-O-) sont les principales unités de liaison

2. Former une structure alternée rigide benzène-méthylène

3. Le squelette contient un grand nombre de groupes hydroxyle phénoliques, formant un environnement hautement polaire

Configuration spatiale

Squelette rigide fortement réticulé

Les cycles benzéniques sont reliés par des groupes méthylène à chaîne courte, ce qui donne une structure dense

Les sites polaires inhérents au squelette sont répartis uniformément

Caractéristiques du squelette de la résine à base de styrène :

Les résines à base de styrène prennent le polystyrène comme cadre de base et forment une structure en réseau grâce à la réticulation du divinylbenzène :

Composition des liaisons chimiques

1. Les liaisons simples carbone-carbone forment le squelette de la chaîne principale

2. Le cycle benzénique est suspendu à la chaîne principale en tant que groupe latéral

3. Le point de réticulation est obtenu grâce au groupe vinyle du divinylbenzène

Configuration spatiale

La chaîne principale hydrocarbonée flexible se combine avec les groupes latéraux rigides du cycle benzénique

2. Le degré de réticulation peut être précisément régulé (généralement 8 % à 20 %).

3. Le squelette est essentiellement non polaire, sa surface étant recouverte de cycles benzéniques

Mécanisme d'adsorption de la résine phénolique :

Dominance de l'interaction polaire :

Liaison hydrogène :Les groupes hydroxyle phénoliques forment des liaisons hydrogène avec des composés contenant O, N et F, avec une force de 20 à 40 kJ/mol

Interaction dipôle-dipôle :L'arrangement directionnel des molécules polaires avec le squelette polaire de la résine

Empilement π-π :Le nuage électronique entre le cycle benzénique et le composé aromatique se chevauche

Interaction acide-base :La faible acidité des groupes hydroxyle phénoliques peut réagir avec les substances basiques

Caractéristiques d'adsorption

Haute sélectivité pour les substances polaires

Elle conserve toujours de bonnes performances d'adsorption en solution aqueuse

La chaleur d'adsorption est relativement importante et des conditions de désorption fortes sont généralement requises

Mécanisme d'adsorption des résines à base de styrène :

Effet hydrophobe dominant :

Effet hydrophobe :L'affinité d'un squelette non polaire pour les substances hydrophobes

Forces de van der Waals :Le principal contributeur à l'adsorption physique non spécifique

Interaction π-π :L'effet électronique entre le cycle benzénique et les composés aromatiques

Effet de tamis moléculaire :Séparation par tamis moléculaire basée sur la taille des pores

Caractéristiques d'adsorption

Elle a une forte capacité d'adsorption pour les substances non polaires et faiblement polaires

L'adsorption est entraînée par l'effet hydrophobe en solution aqueuse

La chaleur d'adsorption est relativement faible et il est facile de désorber et de régénérer