离子交换操作步骤演示文稿
离子交换操作步骤(共15张PPT)
进行。静态交换操作方法简单、设备要求低，需分批进行， 交换不完全，效率低。
柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个 交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形 成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界层〞 (3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ， 选择离子交换树脂的原那么 别离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； (2)随着试液的流入，交界层下移，当流出 常量组分一般在100～200目，微量组分一般在200～400目。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 量。 洗脱剂浓度：太小效率低，太大树脂脱水收缩，树脂内离子不易洗脱。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ，
能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平子交换：将待别离的溶液倾入交换柱，使其按某一
定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
树脂颗粒的大小：树脂愈粗，曲线向右移动，达相同洗脱率，洗脱剂量增加。
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界 柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形成沟流，柱中树脂层高
离子交换系统操作程序
由于混床系统复杂，为了方便操作，以下红色A-AVXXX表示混床A的阀门，黑色B-AVXXX表示混床B的阀门，黑体A&B-AVXXX表示混床A、B共用的阀门。
#1—进水阀（混床A-AV506、混床B-AV516）；#2—出水阀（混床A-AV512、混床B-AV522）；#3—反洗进水阀（混床A-AV508、混床B-AV518）；#4—反洗排水阀（混床A-AV505、混床B-AV515）；#5—正洗排水阀（混床A-AV511、混床B-AV518）；#6A—阳离子再生进酸阀（混床A-AV513、混床B-AV523），#6C—阴离子再生进碱阀（混床A-AV514、混床B-AV517）；#7—进气阀（混床A-AV509、混床B-AV519）；#8—中排排水阀（混床A-AV510、混床B-AB520）；#9—排气阀（混床A-AV507、混床B-AV524）；#10A—出酸阀；#10C—出碱阀；#11A—阳离子再生系统进水阀（混床A&B-AV504）；#11C—阴离子再生系统进水阀（混床A&B-AV502）。
2混床系统开机（一用一备）2.1确认透过水供应泵（A、B）和再生泵运行状况是否正常；2.2打开透过水泵（A、B）和再生泵的进出水手动阀门；2.3打开混床系统所有手动阀门；2.4在控制电盘上打开需运行的混床的自动进水阀和自动出水阀，并确认现场相应阀门指针，确定阀门确实打开；2.5在控制电盘上打开一台透过水供应泵（A或B）；2.6记录相应流量及压力情况，要求压力在3kg/cm左右；2.7记录相应电阻率值，如电阻率<10MΩ.cm，需要再生。
3.混床系统关机3.1在控制电盘上关闭透过水供应泵；3.2 关闭混床系统进水自动阀门、出水自动阀门、手动阀门。
4.混床再生操作：4.1再生前准备工作：4.1.1当混床出水电阻率达<10 MΩ.cm时，需要进行再生操作；4.1.2检查药水量：30%NaOH至少要有440L；30%HCl至少要有170L；4.1.3先在控制电箱上打开备用混床的自动进水阀和自动正洗排水阀，进行冲洗，直至出水水质达到电阻>10MΩ.cm；4.1.4在控制电箱上关闭备用混床的自动正洗排水阀，打开备用混床的自动产水阀门，向车间供水；4.1.5 关闭需再生混床的手动出水阀门；4.1.6在控制电箱上关闭需再生混床的自动进水阀4.2混床再生步骤：4.2.1第一次反洗分层4.2.1.1打开需再生混床的手动反洗排水阀门；4.2.1.2在控制电箱上打开需再生混床的自动反洗进水阀(A-AV508、B-AV518）、自动反洗排水阀(A-AV505、B-AV515）；4.2.1.3同时打开2台透过水供应泵，注意调节DI水回流阀门，使另一台在运行的混床出水压力不超过3kg/cm2；4.2.1.4 反洗15分钟；4.2.1.5 关闭一台透过水供应泵；4.2.1.6 在控制电箱上关闭需再生混床的自动反洗进水阀(A-AV508、B-AV518）、自动反洗排水阀(A-AV505、B-AV515）；4.2.1.7 打开正洗排水手动阀和自动阀（A-AV511、B-AV521）排水，当水位降至高出树脂10cm时，关闭正洗排水手动阀；4.2.1.8静止5分钟，使树脂小分层；4.2.2 加碱使树脂失效4.2.2.1打开手动出碱阀门（共2个），打开阴离子再生系统手动进水阀；4.2.2.2在控制电箱上打开阴离子再生系统自动进水阀（A&B-AV502）、阴离子再生系统自动进碱阀（A-。
最新离子交换原理课件PPT
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。
离子交换的工艺过程ppt课件
过程通常分为五个阶段:
• 〔a〕交换离子从溶液中分散到树脂颗粒外表； • 〔b〕交换离子在树脂颗粒内部分散； • 〔c〕交换离子与结合在树脂活性基团上的可交换离子
发生交换反响； • 〔d〕被交换下来的离子在树脂颗粒内部分散； • 〔e〕被交换下来的离子在溶液中分散。 • 离子交换的总速度取决于分散速度。
在废水处置中，离子交换主要用于回收和去除废水中金、 银、铜、镉、铬、锌等金属离子，对于净化放射性废水及有 机废水也有运用。
一、离子交换根本实际
• (1)离子交换过程 • 离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相
〔废水〕电解质之间的化学置换反响。 • R-A＋＋B＋ R－B＋＋A＋ • R＋C－＋D－ R＋D－＋C－ • 其中： R-和 R＋ 代表阳、阴交换树脂的本体， A＋和
交换容量，实践运用中由于受各种要素的影响，普通任 务交换容量只需总交换容量的60％－70％。 • 有效交换容量是指出水到达一定目的时交换树脂的交换 容量。
• 〔2〕含水率 • 含水率通常以每克湿树脂〔去除外表水分后〕所含水分
百分数来表示。
• 〔3〕相对密度 • 离子交换树脂的相对密度有三种表示方法:干真密度、湿
真密度和湿视密度。 • 干密度是指在115℃真空枯燥后的密度； • 湿真密度是指树脂在水中充分膨涨后的质量与树脂所占
体积〔不包括空隙〕之比； • 湿视密度是指树脂在水中充分膨涨后单位体积树脂所具
有的质量。
• 〔4〕溶胀性 • 当树脂由一种离子型态转变为另一种离子型态时所发生的体
积变化称为溶胀性或膨胀性。 • 树脂溶胀的程度用溶胀度来表示。如强酸阳离子交换树脂由
离子交换器的操作步骤
离子交换器的操作步骤
（1）运行操作：运行时，由交换器底部进水，顶部出水。
需开启出水阀门和进水阀门。
（2）落床操作：当树脂失效时（化验出水水质不合格时），进行落床操作。
为了避免乱层，采用排水落床方式。
需开启空气阀门和
正洗排放阀门，快速的把水放完后关闭两个阀门。
（3）再生操作：再生时，从交换器顶部进再生液，流速要慢，再生时间为40—50分钟。
先打开再生进盐门和正洗排放门，再检查
再生泵上的阀门为开启状态，然后启动再生泵的电源开关，启
动“开”的按钮，直到再生液进完，启动“停”的按钮，最后
关闭再生进盐阀门和正洗排放阀门。
（4）浸泡操作：即让再生液浸泡在交换器内，时间大约为50—60分钟。
若急需用水，此操作步骤可省略。
（5）置换及正洗操作：置换时需开启正洗进水阀门和正洗排放阀门，废液排放的流速要慢，控制流速4—5m/h。
置换时间大约为30
—40分钟。
正洗时仍开启正洗进水阀门和正洗排放阀门。
正洗
时流速要快，时间大约为10—20分钟。
此时需从排放口取水样，化验水样的硬度，当水样的硬度≤0.08mmol/L停止正洗，关闭
所有阀门。
（6）启床及清洗操作：启动离子交换器时要迅速进水，进行托床，流速为30—50m/h，在2—3分钟内就成床，此时进行清洗，出
水排放，清洗至水样透明，化验水质合格后，方可投入运行，需先开启进水阀门和反洗排放阀门，合格后开出水阀门，关闭反洗排放阀门，进行正常运行。
离子交换法3.ppt
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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：
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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
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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；
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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）
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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%）
优选离子交换分离法演示ppt
离子交换树脂的分类
阳离子交换树脂
交换基为酸性，H+与 阳离子交换
强酸型 弱酸型
依据活性基团分类
—SO3H
—COOH —OH
使用 pH 范围
pH > 2 pH > 6
pH >10
阴离子交换树脂
交换基为碱性，阴离子 发生交换
螯合树脂
强碱型 —N+(CH3)3Cl- pH <12
弱碱型
—N+H3 OH—N+H2R OH-
聚合
CH CH2 CH CH2 CH CH2
交联剂
CH=CH2
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
交联作用
CH2 CH CH2
磺化
H2SO4
CH CH2 CH CH2 CH CH2
SO3H CH CH2 CH CH2
Hale Waihona Puke SO3H CH CH2 CH
活性基团
SO3H
CH2 CH CH2
SO3H
第六页，共37页。
（2 ）比色法测定钢铁中的Al3+或铸铁中Mg2+： 大量Fe3+干扰测定。可将试样溶解于9M的HCl溶液中，
使Fe3+以FeCl42-形式存在，然后以阴离子交换树脂消除 Fe3+ 的干扰，测定流出液中Al3+和Mg2+ .
（3） 碱滴定法测定硼镁矿中的硼使用阳离子交换树脂消除矿 石中阳离子的干扰，测定流出液中H3BO3。
Ion exchange resins
离子交换树脂
带有活性基团的网状高分子聚合物
骨架
酚醛树脂
聚乙烯树脂
交联剂
活性基团 酸性基团
离子交换法演示文稿
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第十二页，共43页。
“strong and weak” refer to the extent that the ionization
state of the functional groups varies with pH.
• The terms strong and weak do not refer to the strength with which the
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第十九页，共43页。
（五）其它离子交换树脂 • 2、选择性交换树脂
第二十页，共43页。
应用：含重金属离子的废水
应用：除去色素
（氧化还原树脂，略）
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第三节 离子交换动力学*
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第二十一页，共43页。
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
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第三十六页，共43页。
洗脱方式
改变溶液pH及离子强度：
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第三十七页，共43页。
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。
functional groups bind to proteins. • Strong ion exchangers show no variation in ion exchange capacity with
change in pH .
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柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和 整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入 气泡形成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
离子交换车间
离子交换操作步骤演 示文稿
离子交换分离操作流程
1.选择离子交换树脂的原则
常用强酸，强碱型离子交换树脂。 测钢铁中Al3+，Fe3+干扰，可用HCl处理使
Fe3+→FeCl4ˉ，再通过阴离子树脂，消除对Al3+干 扰。 颗粒度：制去离子水可用较粗颗粒，50～100目； 分离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； 离子交换层析应更细些。常量组分一般在100～ 200目，微量组分一般在200～400目。
⑴离子交换：将待分离的溶液倾入交换柱，使其按
某一定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
cH+=c0 (1)中间树脂部分被交换，称为“交界层”
(2)随着试液的流1入.0，交界层下移，当流出 液中开始出现c未/c被0 交换的离子时，交换过
x程达到了“始漏0.5点”。 穿透体积
(3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏
cH+=0
H+
量。
0 c/c0 体积
⑵洗涤：将留在交换柱中不发生交换作用的离子洗 下，一般用水或稀酸或与试液相同酸度的酸溶液来 洗涤。
如分离Fe3+为例，在4M HCl中交换。树脂先用4M 溶液淋洗到流出液的酸度为4M，然后交换Fe3+， Fe3+以FeCl4ˉ的形式交换留在柱上。
2.预处理：
处理时，先采用4～6 M HCl泡1～2天，以溶 解除去树脂中杂质，然后去离子水洗至中性，浸 在去离子水中备用；换新盐酸再浸一段时间，再 去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换 树脂。
Na+—型，NH4+—型，SO42-型可分别用NaCl、
NH4Cl、H2SO4处理
3.离子交换操作的方式
吸附能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平衡离子的过程。
⑶洗脱：将被交换的离子冼脱下来，可在洗脱液中 测定该交换组分
阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可 用稀酸2 M洗Ca2+ ，
阴离子树脂可用HCl，NaCl，NaOH
洗脱是交换的逆过程，当洗脱液不断地倾入交换柱时，已 交换在柱子上的阳离子或阴离子就不断地被洗脱下来。洗脱 作用也是由上而下地依次进行的。
影响洗脱百分率的因素： 树脂颗粒的大小：树脂愈
粗，曲线向右移动，达相 同洗脱率，洗脱剂量增加。 洗脱剂浓度：太小效率低， 太大树脂脱水收缩，树脂 内离子不易洗脱。 流速：流速大，曲线向右。
⑷再生:是指是离子交换树脂重新具有交换能力的过 程
①去杂：大量水冲洗，去除树脂表面和孔隙内杂质。 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。恢复静电