3第2章　吸附分離高分子材料

2.1　概述

吸附分離功能高分子材料是利用高分子材料與被吸附物質之間的物理或化學作用，使兩者之間發生暫時或永久性結合，進而發揮各種功效的材料。

吸附性質是功能高分子材料的重要功能性之一，許多功能性高分子可以以化學鍵（如離子鍵、配位鍵）、氫鍵或分子間作用力的形式去吸附其他的物質，從凝聚態上可以分為在氣體中吸附以及在液體中吸附，被吸附的物質可以是氣體、液體、離子等，甚至一些溶液中的膠體粒子也可以被吸附。

吸附通常是有選擇性的，這一功能目前被廣泛地用于物質的分離與提純。物質的分離與純化對開發和應用新材料起著極大的推動作用，同時它也是現代工業的基礎，在環境治理、醫療衛生、生物工程、冶金工業、核能應用、化工、農業等各領域均有重要的應用價值。不同尺寸不同性狀的物質需采用不同的分離和提純方法，分離的類型可以是不同物質的分離，也可以是同種物質不同尺寸的分離，或者是同種物質不同狀態的分離和綜合分離。

通常物質的分離與提純方法主要有篩分、蒸餾、萃取、過濾、重結晶、離心分離等，它們在分離物質質量較高時有著極好的效果，但對于一些分子尺寸的物質的分離以及含量較少、甚至痕量物質的分離則不盡如人意，而且這些方法在使用的過程中通常需要消耗大量的能源，對于一些生物體組分還會產生一些變性反應，這使它們的應用具有很大的局限性。采用吸附分離材料則可彌補它們的缺陷，同時也為物質的分離提純開辟了一條新的途徑。

通過吸附不僅可以實現物質的分離與純化、微量物質的檢測等，還可實現分子的組裝，使材料具有特殊的光、電、磁功能等，因此它在工業生產和科學研究中具有重要的作用。

在吸附分離的過程中，涉及兩類物質，即吸附劑與吸附質。吸附質（absorbate）是指被吸附的分子，如各種小分子液體、氣體等。吸附劑（absorbent）是指從液體或氣體中選擇吸附某種或某類分子的材料。吸附劑不僅包括有機的高分子，也包括一些無機的材料；有人工合成的，也有天然或半天然的材料，其分類如圖2-1所示。

圖2-1　吸附分離功能高分子材料的分類

上述的分類是針對通常意義的吸附分離高分子材料，主要包括吸附樹脂、離子交換樹脂和螯合樹脂等，但某些高分子電解質，如高分子絮凝劑等也同樣具有吸附的功能，因此在本書中也將其放在這一章中，在下一章中所要講述的高分子試劑及高分子催化劑，有些也體現出吸附的功能。