《离子交换分离技术》PPT课件

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1、Chapter4离子交换分离技术IONEXCHANGESEPARATIONTECHNIQUES4.1离子交换法4.1.1离子交换剂的种类和性能指标4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力4.1.3离子交换分离的基本过程下节上节返回章7/22/20212一类具网状结构的复杂高分子化合物,树脂骨架上有许多可被交换的活性基团.(1)阳离子交换树脂(H+型阳离子交换树脂):含有酸性基团的交换树脂.离子交换剂可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂(离子交换树脂)等两大类.含有-SO3H基的树脂(＃732);活性基团为-CO

2、OH(＃724)或-OH基.①强酸型树脂:②弱酸型树脂:1.kindsofionexchangeresin:休息4.1.1离子交换剂的种类和性能指标7/22/20213羧基pH>4;酚基pH>9.5才具交换能力.(2)阴离子交换树脂(OH-型阴离子交换树脂):含有碱性基团的交换树脂.弱酸型树脂因对H+的亲和力大,不能在酸性溶液中使用,但选择性高.①强碱型树脂:②弱碱型树脂:活性基团为季胺碱(＃717);活性基团为伯胺(＃701)或叔胺剂休息弱碱型树脂不能在碱性溶液中使用.(3)螯合树脂:4.1.1离子交换剂的

3、种类和性能指标7/22/20214Zeolite7/22/20215如含[-N(CH2COOH)2]的螯合树脂.除此以外,还有大孔树脂,氧化还原树脂,萃淋树脂,纤维交换剂等..休息含有特殊基团的树脂,能与某些金属离子形成螯合物.2.behaviorindexesofionexchangeresin:(1)交换容量(exchangecapacity):每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为mmol·g-14.1.1离子交换剂的种类和性能指标7/22/202164.1.1离子交换剂的种类和性能指标(2)交联度

4、(crosslinkingdegree):树脂中所含交联剂的质量分数.交联剂(crosslinkingagent):树脂网状结构中起链接作用的成分.树脂的交联度一般以4~14%为宜.交联度越大,树脂的网眼越小,交换速度越慢,但选择性较高.休息交换容量的大小取决于树脂网状结构中活性基团的数目.返回节7/22/202174.1.1离子交换剂的种类和性能指标交联剂7/22/20218树脂的网络骨架7/22/20219离交树脂三维空间立体结构7/22/202110OrganicResingroupsLinkagegr

5、oupCationexchangeChlorideAnionexchange7/22/202111利用离子交换树脂对不同离子的亲和力不同.离子交换反应(ionexchangereaction)与其它化学反应一样,也遵从质量作用定律:R-B++A+R-A++B+达到平衡时:离子交换分离原理:其中[A+]r、[B+]r分别为树脂中A+与B+的浓度;[A+]、[B+]分别为溶液中A+和B+的浓度K=[A+]r[B+][B+]r[A+].休息4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力7/22/202112影响亲和力的因

6、素K称为树脂对离子的选择系数,或树脂对离子的亲和力(affinity).水合离子的半径↓,所带电荷↑,极化度↑,亲和力↑.rule:①同价离子,原子序数↑,亲和力↑.如:Li+

7、原子序数增大而减小②不同价离子,所带电荷↑,亲和力↑..返回节休息7/22/202114一般根据需要.Al3+Fe3+9mol·L-1HClFeCl4-Al3+强碱型树脂树脂上:流出液:如:重量法测硫酸根时,SO42-与Fe3+的分离.再如:Al3+与Fe3+的分离.SO42-Fe3+强酸型树脂树脂上:Fe3+流出液:SO42-1.choiceofionexchangeresin:休息4.1.3离子交换分离的基本过程7/22/2021152.processesofionexchangechromatograp

8、hy:①装柱;②交换;③洗涤;基本过程:(1)装柱与交换:交换分离一般在离子交换柱上进行.装柱及交换全过程应防止树脂中产生气泡.装柱后应据分离的需要对柱子进行处理.如Al3+与Fe3+分离时,需处理至流出液的酸度也是9mol·L-1HCl才能进行交换.休息4.1.3离子交换分离的基本过程④洗脱;⑤再生.7/22/202116ionexchangecolumn:4.1.3离子交换分离的基本过程7/22