离子交换分离技术(新)优秀课件
合集下载
[课件]第4章 离子交换分离法PPT
![[课件]第4章 离子交换分离法PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/fbb257451ed9ad51f01df2ad.png)
交换容量的测定
阳离子交换树脂交换容量的测定步骤：
称取干燥的氢型阳离子交换树脂1g（准确至
0.001g），置入250ml干燥的锥形瓶中，加入
100ml、1 mol/LNaOH标准溶液，密闭，静置
12h后,移取上清液25.00ml于锥形瓶中,加2-3滴酚
酞指示剂，用0.1mol/L的HCl标准溶液滴定至酚酞
100~ 150 120 120
120
﹤76 ﹤60
﹤60
﹤94
二、离子交换树脂的种类
阳离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
离子交换树脂
阴离子交换树脂
强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂
特殊的离子交换树脂
1、阳离子交换树脂
交换基是酸性基团,它的H+能交换阳离子的 树脂为阳离子交换树脂。
据交换基团酸性的强弱，分为强酸性，弱酸性。
OH
R SO H R SO H R CH SO H R PO H R CO R O 3 3 2 3 3 2
强酸性
中等酸性
弱酸性
(1) 强酸性阳离子交换树脂 含有强酸性活泼基团-SO3H, 可分为聚苯乙烯型和酚醛型。
操作交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中， 实际参加反应的活性基团的总数。单位：mmol/mL mmol/g 再生交换容量: 在一定的再生剂的条件下所取得的再生 树脂的交换容量。
影响交换容量的因素：一方面是离子交换剂颗粒大小、颗粒内孔隙
大小以及所分离的样品组分的大小等的影响；另一些影响因素如实验中 的离子强度、pH值等主要影响样品中组分和离子交换剂的带电性质。
真密度：指树脂颗粒本身密度。
溶胀后树脂重量（ S ） 真密度（ Dw ） （ g/mL ) 树脂所排除水的体积（ V ）
样品处理分离技术—离子交换分离法(分析制样技术课件)
(2)含水率
单位质量树脂所含的非游离水分的多少，一股用百分数表示。 树脂产品固有的性质之一。
分析制样技术
因素
类别
结构
酸碱性
交联度
交换容量
离子形态
01 物理性质
分析制样技术
链的断裂、孔结构的变化、交换容量的下降等
含水量
树脂含水量的变化反映出树脂内在质量的变化
01 物理性质
分析制样技术
(3)溶胀性
结 构
（2)
与网络骨架以共价键相连的活性基团，不能自由移动 （通常用M表示）
（3)
与活性基团以离子键联结的可移动的活性离子 (即可交换离子，如H+、OH-等)
离子交换树脂的结构
与酸、碱、某 些有机溶剂和 单体 一般弱氧化物 都不起作用， 对热也较稳定。
网状结构的高分子聚合物
聚苯乙烯型树脂
交联剂
骨架
H
H
H
H
H
H
离子交换过程
03 步骤3：加入料液进行离子交换
分析制样技术
C0 C0 C0 C0 C0
○ 未交换
A BCDE
C
C0
c
f
e
d
+ 未交换
0
abc
h
V
交换柱中离子浓度分布规律和流出液中离子浓度变化曲线
04
步骤4：洗涤
研磨、过筛 使粒度符合要求。
树脂粒度不足时
浸泡 使树脂充分溶胀。
减少杂质。 净化
01 步骤1：树脂预处理
分析制样技术
新树脂
去离子水浸泡24小时
倾去水后洗至澄清
去离子水洗涤至中性
3~5mol/L的盐酸溶液浸泡24~48小时
单位质量树脂所含的非游离水分的多少，一股用百分数表示。 树脂产品固有的性质之一。
分析制样技术
因素
类别
结构
酸碱性
交联度
交换容量
离子形态
01 物理性质
分析制样技术
链的断裂、孔结构的变化、交换容量的下降等
含水量
树脂含水量的变化反映出树脂内在质量的变化
01 物理性质
分析制样技术
(3)溶胀性
结 构
（2)
与网络骨架以共价键相连的活性基团，不能自由移动 （通常用M表示）
（3)
与活性基团以离子键联结的可移动的活性离子 (即可交换离子，如H+、OH-等)
离子交换树脂的结构
与酸、碱、某 些有机溶剂和 单体 一般弱氧化物 都不起作用， 对热也较稳定。
网状结构的高分子聚合物
聚苯乙烯型树脂
交联剂
骨架
H
H
H
H
H
H
离子交换过程
03 步骤3：加入料液进行离子交换
分析制样技术
C0 C0 C0 C0 C0
○ 未交换
A BCDE
C
C0
c
f
e
d
+ 未交换
0
abc
h
V
交换柱中离子浓度分布规律和流出液中离子浓度变化曲线
04
步骤4：洗涤
研磨、过筛 使粒度符合要求。
树脂粒度不足时
浸泡 使树脂充分溶胀。
减少杂质。 净化
01 步骤1：树脂预处理
分析制样技术
新树脂
去离子水浸泡24小时
倾去水后洗至澄清
去离子水洗涤至中性
3~5mol/L的盐酸溶液浸泡24~48小时
《离子交换分离法》ppt课件
对象广，分别容易，运用设备简单、操作方便、 劳动条件较好等优点。 几乎一切无机离子以及许多构造复杂、性质类似的 有机化合物都适用。顺应工业消费大规模分别要 求，也适宜实验室超微量物质的分别。
1．定义及原理
① 定义 离子交换是经过一种称为离子交换树脂的物质来 进展的。 离子交换树脂遇水溶液时，可以从水溶液中吸着 某种(类)离子，而把本身所具有的另外一种一样 电荷符号的离子等摩尔量地交换到溶液中去，这 种景象称为离子交换。
分配层析：是指在一个有两相存在的系 统中，利用不同物质的分配系数不同而 使其分别的方法。
纸上层析的展开方式可分为三种： ⑴ 上升法〔上行法〕 ⑵ 下降法〔下行法〕 ⑶ 环行法〔程度法〕
柱层析
一、吸附柱层析 1. 原理
吸附柱层析是利用吸附剂对混合试样各组分的吸 附力不同而使各组分分别。
固 定 相 ： 固 体 吸 附 剂 流 动 相 ： 即 洗 脱 剂 。 三 种 ： 纯 溶 剂 或 原 试 样 或 吸 附 力 更 强 的 溶 液 。
=
LA LC
各种组分具有各自的分配系数K，同一物质， 温度不同时，K不同。
在分配的各组分中，某组分K↗，那么固定 相中浓度 C固 ↗，
C流↘，后出柱。
第五章、离子交换分别法
内容
〔一〕离子交换分别法概述 〔二〕离子交换剂 〔三〕离子交换树脂的物理性能 〔四〕离子交换树脂的化学特性 〔五〕 离子交换实验技术 〔六〕 运用
2. 挪动速率Rf Rf主要是用于比较各组分挪动速度的大小，即在同一 时间内，各组分挪动间隔的大小，作为定性之用。
色 带 中 心 （ 浓 度 中 心 ） 移 动 速 率
R f 洗 脱 剂 上 层 液 面 移 动 速 率
色 带 中 心 （ 浓 度 中 心 ） 移 动 距 离
1．定义及原理
① 定义 离子交换是经过一种称为离子交换树脂的物质来 进展的。 离子交换树脂遇水溶液时，可以从水溶液中吸着 某种(类)离子，而把本身所具有的另外一种一样 电荷符号的离子等摩尔量地交换到溶液中去，这 种景象称为离子交换。
分配层析：是指在一个有两相存在的系 统中，利用不同物质的分配系数不同而 使其分别的方法。
纸上层析的展开方式可分为三种： ⑴ 上升法〔上行法〕 ⑵ 下降法〔下行法〕 ⑶ 环行法〔程度法〕
柱层析
一、吸附柱层析 1. 原理
吸附柱层析是利用吸附剂对混合试样各组分的吸 附力不同而使各组分分别。
固 定 相 ： 固 体 吸 附 剂 流 动 相 ： 即 洗 脱 剂 。 三 种 ： 纯 溶 剂 或 原 试 样 或 吸 附 力 更 强 的 溶 液 。
=
LA LC
各种组分具有各自的分配系数K，同一物质， 温度不同时，K不同。
在分配的各组分中，某组分K↗，那么固定 相中浓度 C固 ↗，
C流↘，后出柱。
第五章、离子交换分别法
内容
〔一〕离子交换分别法概述 〔二〕离子交换剂 〔三〕离子交换树脂的物理性能 〔四〕离子交换树脂的化学特性 〔五〕 离子交换实验技术 〔六〕 运用
2. 挪动速率Rf Rf主要是用于比较各组分挪动速度的大小，即在同一 时间内，各组分挪动间隔的大小，作为定性之用。
色 带 中 心 （ 浓 度 中 心 ） 移 动 速 率
R f 洗 脱 剂 上 层 液 面 移 动 速 率
色 带 中 心 （ 浓 度 中 心 ） 移 动 距 离
离子交换法ppt课件
为7%。
三、离子交换树脂的骨架（载体）
（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。
（二）丙烯酸型离子交换树脂 由丙烯酸甲酯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成
（三）多乙烯多胺——环氧氯丙烷树脂
弱碱301树脂，同时含有伯、仲、叔胺，还含有少量季铵基团。
载体：惰性的不溶性高分子固定骨架。 第二节 离子交换树脂的结构和种类 弱碱型阴离子交换树脂（在碱性环境中解离度受到抑制）
• Strong ion exchangers show no variation in ion exchange capacity with change in pH .
• Strong ion exchangers include Q (anionic), S and SP (cationic).
三、基本操作方法
洗脱液
• 酸、碱洗脱液：改变吸附物的电荷或改变树脂活性基团
的解离状态，以消除静电结合力，迫使目的物被释放
出来；
• 盐类洗脱液：通过高浓度的同种电荷的离子与目的物竞
争树脂上的活性基团，使吸附物游离。
洗脱方式
改变溶液pH及离子强度：
思考题
• 1. 混合溶液中，待分离目的蛋白质T的pI为7.9，杂质蛋白A 的pI为5.4，杂质蛋白质B的pI为4.9，实验室现有SP Sepharose™ Fast Flow （一种强阳离子交换树脂）,请设 计一套实验方案，使用离子交换技术纯化目的蛋白质T。
• 目的物是弱酸性或弱碱性的小分子物质时， 3、有机溶剂：减弱树脂对有机离子的吸附能力。
二、影响树脂性能的几个因素 弱碱型阴离子交换树脂（在碱性环境中解离度受到抑制）
宜选用强酸强碱树脂（氨基酸的分离）。 酸、碱洗脱液：改变吸附物的电荷或改变树脂活性基团的解离状态，以消除静电结合力，迫使目的物被释放出来；
第六章离子交换分离技术
第六章离子交换分离技术1.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂通过静电引力吸附在离子交换器上，然后用洗脱剂洗脱下来从而达到分离、浓缩、纯化的目的。
现已广泛应用于生物分离过程在原料液脱色、除臭、目标产物的提取，浓缩和粗分离等方面发挥着重要作用。
2.离子交换法要使用离子交换剂，常用的离子交换剂有两种：使用人工高聚物作载体的离子交换树脂是使用多糖做载体的多糖基离子交换剂3.离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子聚合物。
4.离子交换树脂的构成：载体或骨架：功能基团；平衡离子或可交换离子5.离子交换反应是可逆的，符合质量作用定律6.离子交换树脂按照活性离子的分类树脂活性离子带正电荷，可与溶液中的阳离子发生交换，称为阳离子交换树脂树脂活性离子带负电荷，可以溶液中的阴离子发生交换，称为阴离子离子交换树脂7.离子交换树脂分离纯化物质主要通过选择性吸附（进行吸附时具有较强的结合力）和分步洗脱这两个过程来实现8.强酸性阳离子交换树脂洗脱顺序：酸性<中性<碱性9.离子交换树脂的分类方法有4种按树脂骨架的主要成分分：聚苯乙烯型树脂；聚苯烯酸型树脂；多乙烯多氨-环氧氯苯烷树脂；酚-醛型树脂；按骨架的物理结构来分：凝胶型树脂（微孔树脂，呈透明状态，高分子骨架）；大网格树脂（大树树脂，填充剂）；均孔树脂（等孔树脂）；按活性基团分类：阳离子交换树脂，对阳离子具有交换能力强酸性阳离子交换树脂：活性基团为硫酸基团（-SO3H）和次甲酸磺酸基团（-CH2SO3H）。
都是强酸性基团能在溶液中解离出H+。
弱酸性阳离子交换树脂：活性基团由羧基（-COOH）和酚羟基（-OH），交换能力差。
阴离子交换树脂：活性基团为碱性，对阴离子具有交换能力强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团（-NR3OH），能在水中解离出OH-而呈碱性弱碱性阴离子交换树脂：伯氨基（-NH2）仲氨基（-NHR）或叔氨基（-NR2），能在水中解离出OH-，但解离能力较弱，交换能力差以上4种树脂是树脂的基本类型，各种树脂的强弱最好用其活性基团的pK来表示11.大孔型离子交换树脂的特点载体骨架交联度高，有较好的化学和物理稳定性和机械强度孔径大表面积大，表面吸附强孔隙率大，密度小12.离子交换树脂的命名由3位阿拉伯数字组成：第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架，第三位数字微顺序号13.离子交换树脂的理化性能：交联度；交换容量；粒度和形状（色谱用50到100目树脂，一般提取纯化用20到60目树脂）；滴定曲线（是检验和测定离子交换树脂性能的重要数据）；稳定性；膨胀性（膨胀度）14.交换容量（名解）：是每克干燥的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。
第六章离子交换法分离稀土元素-PPT课件
金属离子与树脂的作用是静电引力作用 ，作用力的大小与 金属离子在溶液中的有效半径成反比。所以有效半径小、 电荷多的金属离子，相对来说，树脂对其作用力要大，吸 附能力要强。 金属离子对树脂相对亲合力的大小有如下几条经验规律： （1）在常温、稀溶液中，阳树脂对金属离子的亲合力：离 子电荷高的。亲合力大，如 Th4+>RE3+>Ca2+>H+ 离子的有效半径小的，则亲合力也大，如三价稀土离子的半径随 La3+ Lu3+减小，但它们的水合离子半径则从La3+ Lu3+而 增大，树脂对它们的亲合力则随La3+ Lu3+而减小。
C、扩散进入树脂颗粒内部的离子与树脂中可交换离子（功 能基的可理解的离子）发生交换反应。
D、被交换下来的离子在树脂交联网孔内向树脂表面扩散。 E、被交换下来的离子从树脂表面向溶液中扩散。
上述五个步骤中的A、B、D和E均为扩散过程，C是离子交换 过程。一般来说，无机离子交换反应是较快的，因此总的离 子交换过程受扩散过程控制。
RSO3H +1/n Mn+
1/n(RSO3)nM +H+
1n
S O M H R 3 n K Mn H n 1n M S OH R 3
选择系数可表示树脂的选择性，选择系数越大，树脂对金属离 子的选择性越强。树脂对各种金属离子选择性强弱的原因还不 十分清楚。强酸阳树脂对金属离子的差异可用树脂和金属的相 互作用以及金属离子和水的相互作用来解释。
（2）离子交换平衡 当离子交换反应中离子的吸附速度和解吸速度相等时，交换 反应达到平衡： 3RSO3H(阳离子交换树脂) + RE3+ 其平衡常数为：
离子交换法3.ppt
阴离子交换剂是选可吸附的最高pH，便于解吸附。
39
第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 离子强度 离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。 缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L 由于离子强度越↓，吸附越↑，越难解吸，因
2) 弱酸性阳离子交换树脂 交换性能和溶液的pH有很大关系，羧酸阳离子树
脂须在pH﹥4.5 、酚羟基树脂须在pH﹥9的溶液 中进行反应。 -COOH， -OH (酚羟基） 典型的交换反应：
8
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
3）强碱性阴离子交换树脂 有两种：一种含三甲胺基(Ⅰ型) 和一种含二甲基-
β-羟基-乙基胺基团 (Ⅱ型) 其交换能力与外界溶液的pH无关
9
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
4）弱碱性阴离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般宜
在pH﹤ 7的溶液中使用。 功能基团如下: 伯胺基团-NH2； 仲胺基团- NHR； 叔胺基团- N(R)2；
10
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
水性两大类： 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂： 其基质是人工合成的、与水结合力交换剂分类、合成、理化性能和测定方法 --离子交换剂分类
2）、多糖类（亲水性）离子交换剂： 其基质是天然的或人工合成的、与水结合力较大
的物质 常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交
（3）交换速度 （慢）
（4）选择性（高）
17
第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性 能和测定方法
五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (1)．粒度 ①有效粒径是指筛分树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，
而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。 ②均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径（d60%）
39
第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 离子强度 离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。 缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L 由于离子强度越↓，吸附越↑，越难解吸，因
2) 弱酸性阳离子交换树脂 交换性能和溶液的pH有很大关系，羧酸阳离子树
脂须在pH﹥4.5 、酚羟基树脂须在pH﹥9的溶液 中进行反应。 -COOH， -OH (酚羟基） 典型的交换反应：
8
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
3）强碱性阴离子交换树脂 有两种：一种含三甲胺基(Ⅰ型) 和一种含二甲基-
β-羟基-乙基胺基团 (Ⅱ型) 其交换能力与外界溶液的pH无关
9
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
4）弱碱性阴离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般宜
在pH﹤ 7的溶液中使用。 功能基团如下: 伯胺基团-NH2； 仲胺基团- NHR； 叔胺基团- N(R)2；
10
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
水性两大类： 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂： 其基质是人工合成的、与水结合力交换剂分类、合成、理化性能和测定方法 --离子交换剂分类
2）、多糖类（亲水性）离子交换剂： 其基质是天然的或人工合成的、与水结合力较大
的物质 常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交
（3）交换速度 （慢）
（4）选择性（高）
17
第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性 能和测定方法
五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (1)．粒度 ①有效粒径是指筛分树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，
而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。 ②均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径（d60%）
离子交换分离原理及设备PPT课件
CATION EXCHANGE
第25页/共40页
Affinity Chromatography
• Uses specific binding property to attach protein to column
• Increase concentration of ligand to elute the
Flow rate: 150 cm/h a) 2 ml/min b) 785 ml/min
Gradient: 20-70% B, 5 column volumes
0
0
1
2
3
4
5
6
(column volumes)
10 mm diameter column
0
0
1
2
3
4
5
6
(column volumes)
b) -ve and neutral proteins pass in the void volume, +ve proteins stick
c) Excess of Na+ ions is added
d) +ve proteins are eluted
Could have used change in pH to elute the proteins
FineLINE 200L
第34页/共40页
切实可行的可放大性
第35页/共40页
大型层析柱
• 多种大小,材料可供 选择,柱床体积高达 千多升
• 也可以订做
• 经济型 INdEX 和 层叠柱
• 制药用BPG 和 CHROMAFLOW 柱
• 极高标准的 BPSS 柱
最新离子交换原理课件PPT
▪ 树脂的交联度：交联度越高，选择性增加 ▪ 强酸(碱)、弱酸碱树脂的交换
4 溶液的温度和pH
▪ 温度升高，K值增大，离子和固定基团交换势增大。 ▪ pH值： 影响某些离子的存在状态，
Cr2O72-+OH-=2CrO42-+H+
影响弱酸、碱树脂固定基团的电离。
四、离子交换速度
(一) 交换过程
外 扩 散 薄膜扩散 内 扩 散
✓ 弱碱性阴离子交换树脂OH- ﹥ SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ HCO3﹥ HSiO3-
三、树脂的选择
根据处理对象选择对应类型的树脂。
注意离子在水中的存在状态，如Cr6+ 在废水中的 存在形式为 CrO42- 或 Cr2O72-。
第二节 离子交换原理
一、离子交换反应
⇌ b(R—A)a++aBb+
化学性能
❖ （三）选择性 ❖ 对水中各种离子的交换能力不同 ❖ 一般选择性顺序分别为：
✓ 强酸性阳离子交换树脂Fe3+﹥Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+ ﹥ H+
✓ 弱酸性阳离子交换树脂H+ ﹥ Fe3+ ﹥ Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+
✓ 强碱性阴离子交换树脂SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ OH- ﹥ F- ﹥ HCO3- ﹥ HSiO3-
3．移动床：再生液向下流，水流向上流的方式 适用：处理水量稳定，且不间断运行
⑵ 出水水质
❖ 连续式离子交换器工作过程
固定床离子交换器的缺点：树脂不 能边饱和边再生，树脂层厚度比交 换区厚度大得多；再生和冲洗时必 须停止交换。为了克服上述缺陷， 发展了连续式离子交换设备，包括 移动床和流动床。
4 溶液的温度和pH
▪ 温度升高，K值增大，离子和固定基团交换势增大。 ▪ pH值： 影响某些离子的存在状态，
Cr2O72-+OH-=2CrO42-+H+
影响弱酸、碱树脂固定基团的电离。
四、离子交换速度
(一) 交换过程
外 扩 散 薄膜扩散 内 扩 散
✓ 弱碱性阴离子交换树脂OH- ﹥ SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ HCO3﹥ HSiO3-
三、树脂的选择
根据处理对象选择对应类型的树脂。
注意离子在水中的存在状态，如Cr6+ 在废水中的 存在形式为 CrO42- 或 Cr2O72-。
第二节 离子交换原理
一、离子交换反应
⇌ b(R—A)a++aBb+
化学性能
❖ （三）选择性 ❖ 对水中各种离子的交换能力不同 ❖ 一般选择性顺序分别为：
✓ 强酸性阳离子交换树脂Fe3+﹥Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+ ﹥ H+
✓ 弱酸性阳离子交换树脂H+ ﹥ Fe3+ ﹥ Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+
✓ 强碱性阴离子交换树脂SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ OH- ﹥ F- ﹥ HCO3- ﹥ HSiO3-
3．移动床：再生液向下流，水流向上流的方式 适用：处理水量稳定，且不间断运行
⑵ 出水水质
❖ 连续式离子交换器工作过程
固定床离子交换器的缺点：树脂不 能边饱和边再生，树脂层厚度比交 换区厚度大得多；再生和冲洗时必 须停止交换。为了克服上述缺陷， 发展了连续式离子交换设备，包括 移动床和流动床。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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.
25.11.2020
休息
7
返回节
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标 交联剂
25.11.2020
8
树脂的网络骨架
25.11.2020
9
离交树脂三维空间立体结构
25.11.2020
25.11.2020
休息 下节
19
返回节
4.1.3离子交换分离的基本过程
K称为树脂对离子的选择系数,或树脂对离子的
亲和力(affinity).
影响亲和力的因素
①水合离子半径; ②离子电荷.
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+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Tl+<Ag+
.
25.11.2020
10
Organic Resin groups
Linkage group
SO3H
Cation exchange
CH2Cl
Chloride
25.11.2020
11
CH2N(CH3)3Cl
Anion exchange
4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力
离子交换分离原理: 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(ion exchange reaction)与其它化
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.
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. ①强碱型树脂: 活性基团为季胺碱(＃717); ②弱碱型树脂: 活性基团为伯胺(＃701)或叔胺剂
弱碱型树脂不能在碱性溶液中使用. (3)螯合树脂:
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: K = [A+]r[B+] [B+]r[A+]
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.
25.11.2020
休息
12
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
1.choice of ion exchange resin:
一般根据需要.
如:重量法测硫酸根时,SO42-与Fe3+的分离.
SO42- 强酸型树脂 Fe3+
树脂上: Fe3+ 流出液: SO42-
再如:Al3+与Fe3+的分离.
Al3+ Fe3+
9mol·L-1HCl 强碱型树脂
离子交换分离技术(新)优秀课件
4.1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
25.11.2020
上节 返回章 下节
2
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
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. 1.kinds of ion exchange resin:
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-1
HCl才能进行交换 .
25.11.2020
休息
16
4.1.3离子交换分离的基本过程 ion exchange column:
25.11.2020
17
4.1.3离子交换分离的基本过程
(2)洗涤(wash): 将残留在柱上不发生交换的离子洗出柱. 洗涤液一般用去离子水. 对Al3+与Fe3+的分离就必须采用9mol·L-1 HCl,
25.11.2020
休息
4
Zeolite
25.11.2020
5
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
含有特殊基团的树脂,能与某些金属离子形成螯 合物. 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. 2.behavior indexes of ion exchange resin: (1)交换容量(exchange capacity):
每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为 mmol·g-1 .
25.11.2020
休息
6
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
交换容量的大小取决于树脂网状结构中活性基 团的数目. (2)交联度(crosslinking degree):
树脂中所含交联剂的质量分数. 交联剂(crosslinking agent):
休息
13
4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力
②不同价离子,所带电荷↑,亲和力↑. 如:Na+ < Ca2+ < Fe3+ < Th4+
注意: 弱酸型树脂对H+亲和力大于其它阳离子; 弱碱型树脂对OH-亲和力大于其它阴离子.
③稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小.
25.11.2020
休息
14
返回节
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. ①强酸型树脂: 含有-SO3H基的树脂(＃732); ②弱酸型树脂: 活性基团为-COOH(＃724)或-OH基.
25.11.2020
休息
3
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
树脂上: FeCl4流出液: A
4.1.3离子交换分离的基本过程
2.processes of ion exchange chromatography:
①装柱; 基本过程: ②交换;
③洗涤; (1)装柱与交换:
④洗脱; ⑤再生.
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.
否则Fe3+也会被洗下来. (3)洗脱(elution)与再生:
洗脱就是将被交换到树脂上的离子置换下来 的过程.
对阳离子交换树脂一般用3 ~ 4mol·L-1HCl,易 洗脱的也可采用较稀的HCl溶液 .
25.11.2020
休息
18
4.1.3离子交换分离的基本过程
阴离子交换树脂常用NaCl或NaOH溶液; 有时也可用合适的配位剂为洗脱剂; 另外,还可用不同浓度的酸溶液进行选择性洗 脱. 一般洗脱的过程也就是树脂的再生过程. 再生就是将树脂恢复到交换前形式的过程. 再生后的树脂可继续用于离子交换 .
25.11.2020
休息
7
返回节
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标 交联剂
25.11.2020
8
树脂的网络骨架
25.11.2020
9
离交树脂三维空间立体结构
25.11.2020
25.11.2020
休息 下节
19
返回节
4.1.3离子交换分离的基本过程
K称为树脂对离子的选择系数,或树脂对离子的
亲和力(affinity).
影响亲和力的因素
①水合离子半径; ②离子电荷.
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+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Tl+<Ag+
.
25.11.2020
10
Organic Resin groups
Linkage group
SO3H
Cation exchange
CH2Cl
Chloride
25.11.2020
11
CH2N(CH3)3Cl
Anion exchange
4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力
离子交换分离原理: 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(ion exchange reaction)与其它化
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.
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. ①强碱型树脂: 活性基团为季胺碱(＃717); ②弱碱型树脂: 活性基团为伯胺(＃701)或叔胺剂
弱碱型树脂不能在碱性溶液中使用. (3)螯合树脂:
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: K = [A+]r[B+] [B+]r[A+]
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.
25.11.2020
休息
12
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
1.choice of ion exchange resin:
一般根据需要.
如:重量法测硫酸根时,SO42-与Fe3+的分离.
SO42- 强酸型树脂 Fe3+
树脂上: Fe3+ 流出液: SO42-
再如:Al3+与Fe3+的分离.
Al3+ Fe3+
9mol·L-1HCl 强碱型树脂
离子交换分离技术(新)优秀课件
4.1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
25.11.2020
上节 返回章 下节
2
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
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. 1.kinds of ion exchange resin:
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-1
HCl才能进行交换 .
25.11.2020
休息
16
4.1.3离子交换分离的基本过程 ion exchange column:
25.11.2020
17
4.1.3离子交换分离的基本过程
(2)洗涤(wash): 将残留在柱上不发生交换的离子洗出柱. 洗涤液一般用去离子水. 对Al3+与Fe3+的分离就必须采用9mol·L-1 HCl,
25.11.2020
休息
4
Zeolite
25.11.2020
5
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
含有特殊基团的树脂,能与某些金属离子形成螯 合物. 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. 2.behavior indexes of ion exchange resin: (1)交换容量(exchange capacity):
每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为 mmol·g-1 .
25.11.2020
休息
6
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
交换容量的大小取决于树脂网状结构中活性基 团的数目. (2)交联度(crosslinking degree):
树脂中所含交联剂的质量分数. 交联剂(crosslinking agent):
休息
13
4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力
②不同价离子,所带电荷↑,亲和力↑. 如:Na+ < Ca2+ < Fe3+ < Th4+
注意: 弱酸型树脂对H+亲和力大于其它阳离子; 弱碱型树脂对OH-亲和力大于其它阴离子.
③稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小.
25.11.2020
休息
14
返回节
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. ①强酸型树脂: 含有-SO3H基的树脂(＃732); ②弱酸型树脂: 活性基团为-COOH(＃724)或-OH基.
25.11.2020
休息
3
4.1.1离子交换剂的种类和性能指标
树脂上: FeCl4流出液: A
4.1.3离子交换分离的基本过程
2.processes of ion exchange chromatography:
①装柱; 基本过程: ②交换;
③洗涤; (1)装柱与交换:
④洗脱; ⑤再生.
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.
否则Fe3+也会被洗下来. (3)洗脱(elution)与再生:
洗脱就是将被交换到树脂上的离子置换下来 的过程.
对阳离子交换树脂一般用3 ~ 4mol·L-1HCl,易 洗脱的也可采用较稀的HCl溶液 .
25.11.2020
休息
18
4.1.3离子交换分离的基本过程
阴离子交换树脂常用NaCl或NaOH溶液; 有时也可用合适的配位剂为洗脱剂; 另外,还可用不同浓度的酸溶液进行选择性洗 脱. 一般洗脱的过程也就是树脂的再生过程. 再生就是将树脂恢复到交换前形式的过程. 再生后的树脂可继续用于离子交换 .