离子交换分离技术(新)优秀课件

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4.1.3离子交换分离的基本过程
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Zeolite
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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):
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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
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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:
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:
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.
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4.1.1离子交换剂的种类和性能指标 交联剂
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树脂的网络骨架
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离交树脂三维空间立体结构
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每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为 mmol·g-1 .
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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):
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 .
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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 .
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Organic Resin groups
Linkage group
ห้องสมุดไป่ตู้
SO3H
Cation exchange
CH2Cl
Chloride
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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
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
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+
.
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树脂上: FeCl4流出液: Al3+
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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.
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.
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4.1.2离子交换反应和离子交换亲和力
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 .
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4.1.3离子交换分离的基本过程 ion exchange column:
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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,
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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.
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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.
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