离子交换分离法
第六节 离子交换分离法
2. 磨碎与筛选
树脂粒度小，表面积大，分离效率 高，但阻力大，流速慢。要根据分离的 实际情况合理选择粒度大小。市售10～ 40目、50～100目或100～200目。分析 分离80～120目，离子色谱200～400目。 有干磨或湿磨，注意粒度范围不宜太宽。
3. 树脂的预处理
凝胶型树脂都需要经过浸泡后才能使
交换容量分为全交换容量和工作交换 容量。树脂所含可交换离子全部被交换， 称为全交换容量，它是树脂的特征常数， 不随实验条件变化。在一定操作条件下， 实际测得的交换容量，称为工作交换容量， 或有效交换容量，其大小与溶液中离子的 浓度、树脂床的高度、流速、树脂粒度的 大小以及交换基团的类型等因素有关。
1. 亲和力大小与离子性质的关系
亲和能力与水合离子的半径、电荷及 离子的极化程度有关。水合离子半径越小、 电荷越高、离子的极化程度越大，其亲和 力越大。
例如 Li+、Na+、K+ 水合离子的电荷相同， 但它们的水合离子半径依次减小，因此， 树脂对它们的亲和能力依次增强。实验证 明：在常温下，较稀的溶液（＜0.1mol/L） 中，树脂对不同离子的亲和力大致有如下 的顺序：
然后将流出液中的
SO
2 4
沉淀为BaSO4
进行测定。
2. 相同电荷离子的分离—离子交换色 谱分离法
如果有几种性质相近且带相同电荷的离子 同时被交换在柱上，可选择合适的洗脱剂， 将它们逐一洗脱并分离。这种方法称为离 子交换色谱分离法。所用的洗脱剂应该使 几种离子对树脂的亲和力有较显著的差异。 这些洗脱剂通常是络合剂或是用不同浓度 的酸或是两者同时使用。
无机离子交高 高 换价 价剂金 金属 属磷 水酸 合盐 氧 离子交换有剂机离子交大 凝 换孔 胶 剂型 型
样品处理分离技术—离子交换分离法(分析制样技术课件)
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
第四节离子交换分离法离子交换法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间发生交换反应来进行分离的方法。
其实质是：使离子交换亲和力差别很小的待测组分在反复的交换洗脱过程中得到放大，从而在宏观上造成它们在交换柱中迁移速度上的差别, 使之分离。
它既可分离不同电荷的离子，也可分离相同电荷的离子。
一、离子交换树脂：离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有网状结构的骨架，在这种网状结构的骨架上有许多可被交换的基团，根据被交换的活性基团不同，一般把树脂分成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
二、阳离子交换树脂：( 又称H —型阳离子交换树脂)活性基团为酸性基团，其中的阳离子可被溶液中的阳离子所交换。
若活性基团为强酸性的—SO3H ，则为强酸性阳离子交换树脂。
若活性基团为弱酸性的—COOH 或—OH ，则为弱酸性阳离子交换树脂。
R—SO3H 在酸性、中性、碱性溶液中都可以用。
交换速度快，弱酸性树脂对氢离子亲和力大，在酸性溶液中不宜使用。
强碱性阴离子交换树脂( 如国产717 树脂，R —N(CH3)3Cl) ：在酸中、碱性溶液中都能使用。
对强、弱酸根都能交换，应用广。
弱碱性阴离子( 如国产701 树脂，R—NH2) ：对的亲和力大，在碱性溶液中，失去交换能力，应用较少。
四、螯合树脂：在离子交换树脂中引入某些能与螯合的活性基团。
如含有氨基二乙酸基团的树脂，由该基团与的反应特性，它可对作用。
因此，可根据需要，有目的合成一些新的螯合树脂，以解决某些性质相似离子的分离与富集问题。
五、离子交换分离操作：1 ．树脂的处理：市售树脂往往颗粒大小不均匀，或粒度不合要求，且含杂质，需经处理。
处理过程：晾干——研磨——过筛（40 ～70 目）————HCl 浸泡（4 ～6mol? l HCl 浸泡1 ～2 天，除杂，如)————————————洗涤至中性，浸泡于蒸馏水中备用。
此时，阳离子树脂已处理为H 型，阳离子树脂已处理为Cl 型。
2 ．装柱，一般先装入1/3 体积的蒸馏水，然后树脂从顶端缓缓加入让其在柱内均匀、自由沉降，使树脂均匀一致。
离子交换分离法
四、离子交换分离法离子交换分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应而使离子分离的方法。
离子交换分离法分离效果好，交换容量大，设备简单，不仅是分析化学中的常用分离方法，也是工业生产中的常用提纯方法。
凡具有离子交换能力的物质均可称为离子交换剂。
天然的离子交换剂有粘土、沸石、淀粉、纤维素、蛋白质等，但目前更多使用的是合成的离子交换树脂。
离子交换树脂是带有活性基团的高分子聚合物，通常制成颗粒状球使用，其内部骨架部分呈网状结构，上面分布着大量的可交换基团。
例如，聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂就是苯乙烯和二乙烯苯聚合后磺化制得的聚合物。
在树脂的庞大结构中碳链和苯环组成了树脂的骨架，它具有可伸缩性的网状结构，其上的磺酸基是活性基团。
当这种树脂浸沦于溶液中时－SO3H的H＋与溶液中阳离子进行交换。
在苯乙烯和二乙烯苯聚合成具有网状骨架结构树脂小球中，二乙烯苯在苯乙烯长链之间起到"交联"作用。
因此，二乙烯苯称为交联剂。
通过磺化，在树脂的网状结构上引入许多活性离子交换基团----磺酸基团。
磺酸根固定在树脂的骨架上，称为固定离子，而氢离子可被交换，称为交换离子。
1. 离子交换剂的种类和性质（1）离子交换树脂阳离子交换树脂：a. 强酸型：活性基团-SO3H，在酸性、中性和碱性溶液中都能使用。
b. 弱酸型：活性基团-COOH，-OH，在中性、碱性中使用。
阴离子交换树脂：a. 强碱型：活性基团为季胺基[-N(CH3)3Cl]，在酸性、中性和碱性溶液中都能使用。
b. 弱碱型：活性基团为伯、仲、叔胺基，在中性和酸性中使用。
（2）特殊树脂a. 螯合树脂：含有特殊的活性基团，可以某些金属离子形成螯合物，在交换过程中能选择性地交换某些离子。
例如，氨羧基－[N(CH2COOH)2]螯合树脂b. 大孔树脂这类树脂具有大的孔径，可用于大分子的分离、富集.c. 纤维离子交换剂纤维离子交换剂是天然纤维素经化学改性而成。
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。
离子交换分离法
四. 干扰组分的分离
（1） 重量法测定硫酸根： 当有大量Fe3+存在时，产生严重的共沉淀现象，而 影响测定。用阳离子交换树脂消除Fe3+的干扰，测定流 出液中HSO4- 。 （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。 26
交换基为酸性， 交换基为酸性，H+ 与阳离子交换
强酸型 弱酸型
阴离子交换树脂
交换基为碱性， 交换基为碱性，阴离 子发生交换
强碱型 弱碱型
螯合树脂 两性交换树脂
含有特殊螯合基团的树脂 电子交换树脂， 电子交换树脂，含有氧化还原功能基团
7
强碱型阴离子树脂
弱酸型阳离子树脂
弱碱型阴离子树脂
8
交联度与交换容量
32
阴离子交换树脂 阳离子交换树脂 颗粒粗(目数小) 颗粒细(目数大)
（2）预处理 晾干 —— 研磨——过筛——浸泡/转型
水浸泡（1—2d）—— 2—3倍 2mol/L HCl浸泡（ 1—2d）—— 水洗至中性—— 得H+阳离子交换树脂或Cl-阴离子交换树脂
也可依需要用NaCl，NaOH，NH4Cl或 Na2SO4等浸泡，使之转为相应的类型。
特点： 特点：
（1）分离效率高 能用于带相反电荷离子分离， 能用于带相反电荷离子分离，又能用于带相同 电荷及性质相近离子的分离 （2）应用广 既可用于分离，又可用于富集， 既可用于分离，又可用于富集，还可用高纯物 制备及蛋白质、核酸、 制备及蛋白质、核酸、酶等生物活性物的纯化 （3）分离过程周期长、耗时多 分离过程周期长、 所以仅用于解决分析中较困难的分离问题
第六章离子交换分离法
第六章离子交换分离法一、本章的教学目的与要求了解离子交换分离法的原理及应用二、授课主要内容§6－1 离子交换树脂的作用、性能和分类1.离子交换树脂的性能和作用2.离子交换树脂的分类§6—2 离子交换的基本理论§6-3 离子交换分离操作方法1．离子交换树脂选择2．树脂的处理市售的树脂，其粒度往往不均匀或粒度太小或不符合要求，或含有杂质，使3．仪器装置§6—4 柱上离子交换分离法§6—5 离子交换分离实例1、去离子水的制备2、试样中总盐量的测定3、干扰组分的分离4、痕量组分的富集§6—6 离子交换层析法一．原理：二．分离条件的选择三．应用示例三、重点、难点及对学生的要求掌握离子交换分离法的原理及分离条件的选择四、主要外语词汇ion change resin; cation resin; anion resin五、辅助教学情况（多媒体课件）六、复习思考题习题：1、离子交换树脂的作用、性能和分类2、子交换树脂的分类3、离子交换树脂选择如何利用离子交换树脂进行去离子水的制备、试样中总盐量的测定、干扰组分的分离、痕量组分的富集4、什么是树脂的交联度？如何表示？七、参考教材references《工业分析》机械工业出版社、重庆大学出版社，1997年，第一版《分离及复杂物质分析》邵令娴编，化学工业出版社，1984年，第一版第六章离子交换分离法沸泡石软化水，Ca2++2Na+Z═2Na++Ca2+Z2 (1905年)，用亚硫酸钠处理过的纸浆纤维上结合了磺酸基团而具有交换能力。
§6－1 离子交换树脂的作用、性能和分类一、离子交换树脂的性能和作用离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有网状结构的骨架部分，树脂骨架十分稳定，对酸碱有机溶剂及一般弱的氧化剂不起作用，对热稳定，骨架上结合着许多可以交换的基团，如－SO3H、－COOH、季胺基、≡NOH等。
如聚苯乙烯酸基阳离子交换树脂，用苯乙烯和二乙烯基苯所得的聚合物经硫酸磺化制得。
§13-4 离子交换分离法
§13-4 离子交换分离法 四.离子交换分离操作
（五）树脂再生
树脂再生：将树脂恢复到交换前的形式．这个过程称为 树脂再生。有时洗脱过程就是再生过程。阳离子交换树 脂可用3mol/L盐 酸处理，将其转化为H+型；阴离于交换树脂可用l mol/L 氢氧化钠处理，将其转化成OH-型备用。
§13-4 离子交换分离法 五.离子交换分离法的应用
§13-4 离子交换分离法 二.离子交换剂的种类和性质
（一）离子交换剂的种类
1.凝胶树脂
遇水溶胀，水分子进入树脂的内部，产生孔 隙。内部孔径平均为20A—40A，适用于离子半径<10A的 无机离子化合物。树脂干燥后失去交换能力（无孔状态）， 必须在水中溶胀后使用。不适用于油类物质。
2.大孔树脂
树脂内部有永久微孔，无论是湿态或干态。 比凝胶树脂有更多、更大的孔道，表面积大，离子容易迁 移扩散，富集速度快。孔径平均为200A—1000A，适用于 无机、有机离子，特别适用于大分子物质的分离。可以应 用于水体系和非水体系。不需溶胀的情况下可以使用。耐 氧化、耐磨、耐冷热变化，具有较高的稳定性。
§13-4 离子交换分离法 二.离子交换剂的种类和性质
（一）离子交换剂的种类
3.阳离子交换树脂 n R一SO3H + Mn+＝(R一SO3 ) nM +n H + 适用于酸性、中性和碱性溶液
n R一COOH + Mn+＝(R一COO ) nM + nH +
弱酸性阳离子交换树脂对H+离子的亲合能力强，不适用于强酸 溶液，但同时易用酸洗脱,选择性高，适用于强度不同的有机碱。
d．稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小。 La3+＞Ce3+＞Pr3+＞Nd3+＞Sm3+＞Eu3+＞Gd3+ ＞Tb3+ ＞Dy3+＞Y3+＞Ho3+ ＞Er3+＞Tm3+ ＞Yb3+＞Lu3+＞Sc3+ 弱酸型：H+的亲和力比其它阳离子大，其它同强酸型。
离子交换分离方法ppt
强碱性阴离子交换树脂（强碱阴#717）
弱碱性阴离子交换树脂（弱碱阴#704 ） 混合型阴离子交换树脂（Pumutitu A）
交换树脂的 孔型差异
活泼基团的 碱性强弱
2.3 离子交换树脂的命名
1977年我国颁布的规范化命名法规定离子交换树脂的型号由3位阿拉伯数字组
成，第一个数字代表产品的分类，第二个数字代表骨架，第三个数字为顺序
孔径极小
比表面积大，化学稳 凝胶型树脂 定性和力学性能较好， 吸附容量大易再生
大孔型树脂
离 子 交 换 树 脂
电离程度大，不受 强酸性阳离子交换树脂（强酸阳 1号） 溶液pH变化的影 电离程度受 影响大， 弱酸性阳离子交换树脂（弱酸阳 101） 响。pH pH1~14 都能 交换能力随pH的下降而 进行离子交换。 混合型阳离子交换树脂（强酸 42号）
活性离子：功能基团所带的相反电荷的可交换离子（可自由移动）
离子交换树脂通过交换和再生可以反复使用。
2.2 离子交换树脂分类
活泼基团性质 的不同 阳离子交换树脂 （含酸性基团 —SO3H等） 阴离子交换树脂 （含碱性基团 季铵基团等） 活泼基团的酸 性强弱
电离程度大，不受 溶液pH变化的影 电离程度受 pH影响大，交 响。 pH1~14 都能 换能力随pH的下降而降低， 进行离子交换。 随pH的升高而增强。
离子交换
离子交换概念：
离子交换分离是利用带有可交换离子（阴离子或阳离子）的不溶性 使溶液得以分
离的单元操作。
例如: R—H + Na+ ↔ R—Na + H+ 或 R—OH + Cl- ↔ R—Cl + OH离子交换分离法：以合成的离子交换树脂作为离子交换剂，溶液中的
简述化学分离法
简述化学分离法化学分离法是一门分离的科学，对化学化工、材料科学、生命科学、环境科学、冶金学等领域有着十分重要的科研、教学、应用价值。
尤其是随着目前高技术产业的出现，特别是生物工程及生物工程技术的发展，迫切需要更先进、更优化的分离方法。
目前主要的分离法有沉淀、溶剂萃取、离子交换、色谱分离等。
一、沉淀分离法沉淀分离法是大家较为熟悉的分离法。
根据溶解度的不同，控制溶液条件使溶液中的化合物或离子分离的方法统称为沉淀分离法。
方法的主要依据是溶度积原理，即在一定温度下难溶电解质饱和溶液中相应的离子之浓度的乘积，其中各离子浓度的幂次与它在该电解质电离方程式中的系数相同。
根据沉淀剂的不同，沉淀分离也可以分成无机物沉淀分离法、有机物沉淀分离法和共沉淀分离富集法。
常量组分的沉淀分离方法及试剂有：无机物沉淀：氢氧化物、硫化物、卤化物等沉淀剂；有机沉淀剂：草酸、丁二酮肟等。
硫化物沉淀分离——重要的分离体系(一)原理：能形成难溶硫化物沉淀的金属离子约有40余种，除碱金属和碱土金属的硫化物能溶于水外，重金属离子分别在不同的酸度下形成硫化物沉淀。
因此在某些情况下，利用硫化物进行沉淀分离还是有效的。
硫化物沉淀分离法所用的主要的沉淀剂H2S。
H2S是二元弱酸，溶液中的[S2-]于溶液的酸度有关，随着[H+]的增加，[S2-]迅速的降低。
因此，控制溶液的pH值，即可控制[S2-]，使不同溶解度的硫化物得以分离。
(二)特点（1）硫化物的溶度积相差比较大的，通过控制溶液的酸度来控制硫离子浓度，而使金属离子相互分离。
（2）硫化物沉淀分离的选择性不高。
（3）硫化物沉淀大多是胶体，共沉淀现象比较严重，甚至还存在继沉淀现象。
可以采用硫代乙酰胺在酸性或碱性溶液中水解进行均相沉淀。
硫代乙酰胺水解在酸性溶液：CH3CSNH2+2H2O+H+====CH3COOH+H2S+NH4+在碱性溶液中：CH3CSNH2+3OH-===CH3COO-+S2-+NH3 +H2O(三)、应用范围：适用于分离除去重金属。
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洗脱液
阴离子交换树脂，
则常用 HCI 、
NaCI 或 Na0H 溶
液作洗脱液
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离子交换分离法 / 树脂再生
• 树脂再生：将树脂恢复到交换前的形式．这个过程称为
树脂再生。有时洗脱过程就是再生过程。 • 阳离子交换树脂可用3mol/L盐酸处理，将其转化为H+型； • 阴离于交换树脂可用l mol/L氢氧化钠处理，将其转化成
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
• 阳离子交换树脂
• n R一SO3H + Mn+＝(R一SO3 ) nM +n H + 适用于酸性、中性和碱性溶液
• n R一COOH + Mn+＝(R一COO ) nM + nH + 弱酸性阳离子交换树脂对H+离子的亲合能力强,不适用于强 酸溶液，但同时易用酸洗脱,选择性高,适用于强度不同的 有机碱
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离子交换分离法/ 操作方法
树脂的选择、预处理和装柱
1. 树脂的选择 树脂的种类、粒度（80—100目）
2. 树脂的预处理
晾干研磨、过筛 水浸泡溶胀（1—2d） 2—3倍2mol/L HCl浸泡（ 1—2d） 水洗至中性----得H+阳离子交换树脂或Cl-阴离子交换树脂 （可以继续使用NaCl或NH4Cl溶液处理）
• 交联度和交换容量
a．交联度： • 树脂中所含交联剂(如二乙烯苯)的质量百分率，就是树脂的交联度。 • 树脂的交联度小，则对水的溶胀性能好，网眼大，交换反应速度快；
交换的选择性差；机械强度也差。 • 树脂的交联度一般4％一14％为宜。 b. 交换容量 ： • 交换容量是指每克干树脂所能交换的物质的量(mmol/g)，一般树脂的
• 交换容量与始漏量：交换柱的总交换容量大于始漏量。（由于达到始漏 点时，柱上还有未交换的树脂）。
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离子交换分离法 / 交换过程
• 交界层：部分被交换的 树脂层称为交界层
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离子交换分离法 / 洗涤过程
• 洗涤过程： 将离子交换树脂柱上的残留试液（包括未与树脂发生交换 作用的物质）及被树脂交换出的离子洗去的过程。
交换容量位3—6 m mol /g。 • 它决定于树脂网状结构内所含活性基团的数目。 • 交换容量可以用实验的方法测得。 • 弱酸性或弱碱性交换树脂的交换容量与pH值有关
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离子交换分离法 / 离子交换分离操作
（一）树脂的选择、预处理和装柱 （二）交换过程 （三）洗涤过程 （四）洗脱过程 （五）树脂再生
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
• 螯合离子交换树脂
• 树脂含有特殊的活性基团，可与某些金属离子形成螯合物， 适用于分离富集金属离子或某些有机化合物
• 树脂的特点是选择性高 • 交换容量低 • 制备难度大，成本高
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
• 离子交换剂的种类
• 无机离子交换剂： （1）天然沸石：交换容量小，使用pH值范围窄 （2）高价金属磷酸盐、高价金属水合氧化物
• 有机离子交换剂：
（1）有网状结构且骨架上有可以与被交换离子起交 换作用的活性基团
（2）难溶于水、酸和碱，对有机溶剂、氧化剂、还 原剂和其它化学试剂具有一定的稳定性。对热也 较稳定。
3. 装柱
L：10—30cm。i.d：1cm 细长的柱子比粗短的柱子分离效果好
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离子交换分离法离子交换树脂柱
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离子交换分离法 / 交换过程
• 交换过程：将欲分离的试液缓慢注入交换柱内，并以一定的流速由上向 下流经柱子进行交换。
• 始漏量：随着试液不断地流经柱子，交换了的树脂层越来越厚，继续加 试液于交换柱中，则流出液中开始出现末被交换的离子．此时交换过程 达到了“始漏点”，被交换到柱上的离子的量(mmol)称为该交换柱在此 条件下的“始漏量”。
OH-型备用。
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离子交换分离法 / 应用示例
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离子交换分离法 / 应用示例
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离子交换分离法 / 应用示例
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离子交换分离法 / 离子交换色谱法
• 阳离子交换树脂的亲和力 • 强酸型 a. 不同价态离子，电荷越高，亲和力越大。
例如：Na+＜Ca2+＜Al3+＜Th（IV）
• 几种离子同时被交换在柱上，洗脱过程也就是分 离过程： 亲和力小的离子先被洗脱而亲和力最大的离子后 被洗脱。
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离子交换分离法 / 洗脱(淋洗)过程
• V1：开始流出被交 换上离子的洗脱液 体积。
• V2：流出的洗脱液 中检测不到被交换 离子的洗脱液体积
阳离子交换树脂，
常用 HCI 溶液作为
La3+＞Ce3+＞Pr3+＞Nd3+＞Sm3+＞Eu3+＞Gd3+＞Tb3+＞Dy3+＞Y3+＞ Ho3+ ＞Er3+＞Tm3+ ＞Yb3+＞Lu3+＞Sc3+
• 弱酸型：H+的亲和力比其它阳离子大，其它同强酸型。
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离子交换分离法 / 离子交换色谱法
• 强碱型常见阴离子的亲和力顺序为： F-＜OH-＜CH3COO-＜HCOO- ＜C1- ＜NO2-＜CN-＜Br-＜C2O42＜ NO3-＜HSO42-＜I-＜CNS -＜ClO4-
• 洗涤剂 1。不含试样 其它成分及酸度与试样溶液相 同的“空白”试液
洗涤剂 2。水
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离子交换分离法 / 洗脱(淋洗)过程
• 洗脱(淋洗)过程： 将交换到树脂上的离子，用洗脱剂(或淋洗剂)置换 下来的过程，是交换过程的逆过程。
• 洗脱曲线(淋洗曲线)： 以流出液中该离子浓度为纵坐标，洗脱液体积为 横坐标作图，可得到洗脱曲线。
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
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离子交换分离法 / 离子交换树脂
• 阴离子交换树脂
•
R-N(CH3
)
3+OH
+NO3-
===
R-N(CH3
)
+ 3NΒιβλιοθήκη 3+OH -
• R—NH2+H2O=== R—NH3+OH- + H + • R—NH3+OH- +SO42- === (R—NH3+ ) 2SO4 + OH -
b. 当离子价态相同时．亲和力随着水合离子半径减小而增大。
例如；Li+＜H+＜Na+＜NH4+＜K+＜Rb+＜Cs+＜Ag+＜Tl+
c. 二Cd价2+离＜N子i2+的＜亲Ca和2+＜力S顺r2+＜序P：b2U+＜OB22a+＜2+ Mg2+＜Zn2+＜Co2+＜Cu2+＜ d．稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小：