
【化】 chelate polymer
【医】 chelate
high polymer; macromolecule
【化】 macromolecule; polymer
螯合高分子(Chelating Polymer),在汉英词典中通常直译为Chelating Polymer 或Complexing Polymer,是一类具有特殊功能基团的高分子材料。其核心特征在于高分子链上含有能提供多个配位原子的官能团(如氨基、羧基、巯基、磷酸基等),这些官能团能与金属离子(如铜、铁、汞、铅等)通过配位键形成稳定的环状结构,即“螯合物”(Chelate)。这种结合方式类似于螃蟹用螯钳夹住物体,因此得名“螯合”。
选择性结合
螯合高分子通过其功能基团对特定金属离子表现出高度选择性。例如,含亚氨基二乙酸基团(-N(CH₂COO⁻)₂)的树脂优先结合二价阳离子(如Cu²⁺、Ni²⁺),而含硫醇基的聚合物对汞离子(Hg²⁺)具有强亲和力。这种选择性源于配位原子的软硬酸碱匹配及空间构型适配性。
高稳定性
金属离子与高分子配体形成五元环或六元环螯合物,其稳定性远高于单齿配位。螯合常数(K{chelate})可定量描述结合强度:
$$ K{chelate} = frac{[ML]}{[M][L]} $$ 其中[M]为游离金属离子浓度,[L]为配体浓度,[ML]为螯合物浓度。
结构可设计性
通过共聚、接枝或交联反应,可将螯合基团引入聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯等骨架,形成不溶性网状结构(如螯合树脂),或制备可溶性线型聚合物用于溶液分离。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将螯合高分子定义为:"包含能通过两个及以上配位原子与中心离子形成螯合环的功能基团的聚合物"(来源:IUPAC Gold Book, 术语编号:CT07546)。美国化学会(ACS)出版物进一步强调其"通过多齿配位实现金属离子识别与分离"的功能特性(来源:Chemical Reviews, 2019, 119(2), 1186-1245)。
参考文献
螯合高分子是一类具有特殊功能的高分子材料,其核心特征是通过配位键与金属离子形成稳定的环状结构(螯合物)。以下是其关键要点:
螯合高分子在结构上含有可提供“未共用电子对”的原子或官能基(如N、O、S、P等),通过配位共价键与金属离子结合。这类高分子通常为多孔交联聚合物,便于吸附后与溶液分离,并可重复使用。
根据官能基类型,螯合高分子可分为8类:
主要采用后官能化法:先合成高分子骨架,再引入螯合基团。例如,通过侧链修饰(如添加丝胺酸)增强对重金属的吸附能力。
螯合树脂通过配位键吸附金属离子,无需离子交换,吸附容量和选择性更高。
如需进一步了解分类或合成细节,可参考来源网页(如豆丁网和原创力文档的文献)。
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