离子交换法---zuihou

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1、第八章离子交换法(ion-exchange)第一节基本原理离子交换法：利用溶液中带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行物质分离的操作方法。带电粒子与离子交换剂间的作用力是静电力。电荷密度、电荷种类1离子交换剂离子交换剂：由惰性的不溶性载体、功能基团和平衡离子组成。阳离子交换剂：平衡离子带正电荷。阴离子交换剂：平衡离子带负电荷。R-X++Y+R-Y++X+R-表示阳离子交换剂的功能基团和载体；X+为平衡离子；Y+为交换离子。2吸附选择性吸附：调节溶液的pH值，使目的物带有相当数量的静电荷，而主要杂质离子带相反电荷或较弱的电荷。选择合适的树脂（如阳离子交换树脂），使目

2、的物被离子交换树脂吸附，而杂质较少被吸附。3洗脱（1）调节洗脱液的pH值。（2）用高浓度的同性离子将目的物离子取代下来。对阳离子交换树脂而言，目的物的pI值愈大（愈碱），将其洗脱下来所需溶液的pH值也愈高。4离子交换树脂吸附和洗脱过程（1）X+为平衡离子，YH+及Z+为待分离离子；（2）YH+和Z+取代X+而被吸附；（3）加碱后YH+失去正电荷，被洗脱；（4）提高X+的浓度取代出Z+动画5树脂的选择pH大于等电点时，物质带负电荷，与阴离子交换剂进行交换；pH小于等电点时，物质带正电荷，可以与阳离子交换剂进行交换。6蛋白质等电点与所用交换剂7离子交换技术的应用8第二节

3、离子交换树脂的结构和种类离子交换树脂构成：（1）惰性的不溶性高分子固定骨架，称载体。（2）与载体共价键连接的不能移动的活性基团，又称功能基团。（3）与功能基团以离子键连接的可移动的活性离子，亦称平衡离子。如聚苯乙烯磺酸型钠树脂。9一、树脂分类——阳离子交换树脂强酸型树脂：磺酸型树脂，功能基团为磺酸根(—SO3H)及甲基磺酸根(—CH2SO3H)，有好的解离能力。中酸性树脂：磷酸型树脂（—PO3H2）弱酸性树脂：羧酸型树脂和酚型树脂（—COOH,），在酸性环境中解离度受到抑制。10阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂：弱碱型阴离子交换树脂：活性基团为伯、仲、叔胺基。在碱

4、性环境中解离度受到抑制。中强碱性阴离子交换树脂：兼有以上两类活性基团。11离子交换树脂功能基团的电离常数12离子交换树脂的性能13两性树脂：蛇笼树脂(snake-cageresins)Na+CI-14二、离子交换树脂的命名：强酸类1～100号；弱酸类101～200；强碱类201～300；弱碱类301~400；中强酸类401～500交联度：是合成载体骨架时交联剂重量的百分数，用“×”将树脂编号与交联度分开。弱酸101×4其交联度为4％。国内常用树脂命名：724；732；71715常用树脂724；弱酸阳离子交换树脂732；强酸阳离子交换树脂717；强碱阴离子交换树脂16

5、三、离子交换树脂的骨架（一）苯乙烯型离子交换树脂由苯乙烯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成。交联度1718（二）丙烯酸型离子交换树脂丙烯酸型阳离子交换树脂：是由丙烯酸甲酯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成。19丙烯酸型阳离子交换树脂110树脂：丙烯酸甲酯与二乙烯苯聚合而成。724树脂：它是由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和二乙烯苯三元共聚而得。20（三）其它离子交换树脂蛇笼树脂：脱盐螯形树脂：金属离子吸附树脂：“脱色树脂”热再生离子交换树脂：21第三节离子交换动力学一、离子交换平衡R代表离子交换树脂，Z1及Z2分别为交换离子A1和平衡离子A2的价电数。22尼科尔斯基方程

6、式用m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。数量关系可表示:尼科尔斯基方程式K＞1时交换离子A1比平衡离子A2对树脂有较大的吸引力23二、离子交换速度R－B++A+R－A++B+离子交换过程：1、A+从溶液扩散到树脂表面。2、A+从树脂颗粒表面扩散到颗粒中心。3、交换离子A+与平衡离子B+交换。4、B+从交换中心扩散到颗粒表面。5、B+再扩散到溶液中。24粒子扩散速度：颗粒孔径、颗粒半径、树脂交换容量、交换离子A+的半径与电荷、平衡离子的性质（电荷、半径）。25离子交换速度的影响因素：1、树脂粒度：树脂粒度大，交换速度慢。2、搅拌速度3、树脂交

7、联度：交联度大，交换速度低。4、离子半径和离子价：离子每增加一个电荷，交换速度下降一个数量级。5、温度。6、离子浓度：交换速度随离子浓度的上升而加快。26三、离子交换动力学交换离子被吸附，平衡离子被释放。交换带：交换离子A1由于被树脂吸附，其浓度从起始浓度Co逐渐下降到0的树脂层。交换带窄：K＞1；A1浓度小；流速慢。27第四节离子交换树脂的性能一、离子交换对树脂的基本要求二、影响树脂性能的几个因素三、主要理化常数的测定28一、离子交换对树脂的基本要求：1、有尽可能大的交换容量。2、有良好的交换选择性。3、化学性质稳定。4、化学动力学性能好。5、物理性能好。29