强碱性阴离子交换树脂离子吸附顺序
11级生物工业下游技术复习题
11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线？二、主要生物分离技术的分离原理？三、生物分离技术的特点？四、生产中怎样选取生物分离技术手段？第二章下游技术的基础理论1．对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面？2．化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别？第三章发酵液预处理一、名词解释1．凝聚： 2．絮凝： 3．过滤： 4．离心沉降： 5．离心过滤： 6．助滤剂： 7．沉降：二、单项选择1．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（）。
A、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区B、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区C、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区D、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区2．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（）A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定5．工业上常用的过滤介质不包括（）A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质6．下列物质属于絮凝剂的有（）。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。
（）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。
（）3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。
（）四、填空1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。
2．为使过滤进行的顺利通常要加入（）。
3．工业离心设备从形式上可分为（），（），（），等型式。
4.典型的工业过滤设备有（）和（）。
5．常用离心设备可分为（）和（）两大类；五、简答1．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其简要机理如何？2．除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？3．试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围？第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1．适合小量细胞破碎的方法是（）A.高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2．丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。
生物分离工程期末复习题
填空题1..根据吸附剂与吸附质之间存在的吸附力性质的不同，可将吸附分为物理吸附、化学吸附和交换吸附；2.比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数。
3。
层析操作必须具有固定相和流动相.4。
溶质的分配系数大，则在固定相上存在的几率大，随流动相的移动速度小。
5.层析柱的理论板数越多，则溶质的分离度越大。
6.两种溶质的分配系数相差越小，需要的越多的理论板数才能获得较大的分离度.7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量；8. 离子交换树脂由网络骨架（载体），联结骨架上的功能基团（活性基）和可交换离子组成.9。
电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基）;甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链）；TEMED的作用是增速剂(催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合)；10。
影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，pH 和温度；11。
在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶种起晶法；12。
简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、内部扩散和化学交换反应三步；13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir吸附方程,其形式为14.反相高效液相色谱的固定相是疏水性强的，而流动相是极性强的；15。
等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其等电点的不同；16.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有静态洗脱和动态洗脱；17.晶体质量主要指晶体大小，形状和纯度三个方面；18.亲和吸附原理包括配基固定化，吸附样品和样品解析三步；19.根据分离机理的不同，色谱法可分为吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱20.蛋白质分离常用的色谱法有免疫亲和色谱法,疏水作用色谱法，金属螯合色谱法和共价作用色谱法;21。
SDS-PAGE电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS)的目的是消除各种待分离蛋白的分子形状和电荷差异，而将分子量作为分离的依据；加入二硫叔糖醇的目的是强还原剂,破坏半胱氨酸间的二硫键；22.影响亲和吸附的因素有配基浓度、空间位阻、配基与载体的结合位点、微环境和载体孔径;23。
水处理操作工培训考试题
1、所谓标准溶液是已知其准确的。
答：A、浓度；B、试剂溶液。
2、所谓溶液的PH值是指溶液中的浓度的。
答：A、氢离子；B、负对数值。
3、铬黑T是一种指示剂，它与被测离子能生成有色的。
答：A、金属；B、络合物。
4、酚酞指示剂变色范围，甲橙指示剂变色范围。
答：A、PH=8.2~10.0；B、PH=3.1~4.4。
5、氯化物的测定采用的是摩尔法，它是依据的原理进行测定的，所采用的指示剂为，标准溶液为。
答：A、分级沉淀；B、铬酸钾；C、AgNO3溶液。
6、水的碱度是指水中含有能接受的物质的量。
答：A、氢离子。
7、测定水的硬度，主要是测定水中的和的含量。
答：A、钙离子；B、镁离子。
8、滴定度是指每毫升溶液中含的克数或相当于的克数。
答：A、溶液；B、被测物。
9、化学反应的主要类型分为：、、、。
答：A、中和反应；B、沉淀反应；C、氧化—还原反应；D、络合反应。
10、在滴定过程中，指示剂恰好发生变化的转变点叫。
答：A、颜色；B、滴定终点。
11、乙二胺四乙酸钾简称，是四元酸，在溶液中存在种型体。
答：A、EDTA；B、七。
12、影响化学反应速度的因素包括、、和。
答：A、浓度；B、温度；C、压力；D、催化剂。
13、给水除氧通常采用除氧和除氧答：A、热力；B、化学。
14、离子交换树脂失效后，其颜色，其体积。
答：A、稍微变深；B、稍微缩小。
15、离子交换树脂的湿真密度必须大于，否则会，不利于离子交换。
答：A、1；B、飘浮在水面。
16、天然水经钠型离子交换器处理后，水中的硬度；水中的碱度；水中的含盐量。
答：A、基本除去；B、不变；C、略有增加。
17、离子交换器长期备用时，离子交换树脂应处于，这样可以避免离子交换树脂在水中现象。
答：A、失效状态；B、出现胶溶。
18、离子交换器反洗的目的是、、、。
答：A、松动交换剂层；B、清楚交换剂上层的悬浮物；C、排除碎树脂；D、树脂层中的气泡。
19、离子交换器小正洗的目的，是把充满在交换剂颗粒孔隙中的和冲洗干净。
强碱性阴离子交换树脂污染原因分析及复苏工艺研究
强碱性阴离子交换树脂污染原因分析及复苏工艺研究一、离子交换树脂的变质离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。
（一）阳离子交换树脂的氧化1.阳树脂氧化的原因和现象阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。
2.防止树脂被氧化的方法（1）活性炭过滤用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常用方法，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。
其反应为：C－+HOCl→CO－+HCl活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。
（2）化学还原法化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或Na2SO3）进行脱氯。
（3）选用高交联度的大孔阳树脂。
（4）避免使用质量差的盐酸其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。
（二）强碱性阴树脂的降解在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如ClO3－和FeO42－）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐降解，但不会发生骨架的断链。
在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。
季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下：2.防止强碱性阴树脂降解的方法(1)真空除气法通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。
(2)降低再生液中含铁量降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制。
(3)选用隔膜法生产的烧碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降至6～7㎎／L）。
二、离子交换树脂的污染与复苏在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。
离子交换树脂的选择性
则三种离子均被交换在树脂上,然后用稀HCl
洗脱, 交换能力最小的Li+先流出柱外, 其次
是Na+ ，而交换能力最大的K+最后流出来。
.
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(三) 干扰组分的除去
3. 干扰阴离子的分离
阴离子交换树脂一般是使用Cl-式或NO3-式， 为了防止阳离子在柱内的水解，使用OH-式的阴 离子交换树脂是不合适的。如许多阳离子用重量
.
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被冲起，在柱的上端亦应铺一层玻璃纤维。交换柱装
好后，再用蒸馏水洗涤，关上活塞，以备使用。应当
注意不能使树脂露出水面，因为树脂露于空气中，当
加入溶液时，树脂间隙中会产生气泡，而使交换不完
全。
交换柱也可以用滴定管代替。
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10
三、仪器装置
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11
四、柱上操作
装柱——交换——洗涤——洗脱（再生）——测定
.
释液经电渗析后即可脱盐又可浓缩。
高纯水的制备
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（2）离子分离
（3）利用复分解反应制备化学药品
可以从廉价的氯化钠和碳酸钾制备 价值较高的氯化钾及碳酸钠。使用电 渗析法使产品分离是重要手段。
（4）电渗析水解制备酸和碱
（5）药物精制及食品工业
（6）环境保护
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2 作为电极反应的隔膜 3 电池方面的应用
4
离子交换过程分为五个步骤：
4被交换下来的离子由树脂颗粒的内部向颗粒 表面扩散（内扩散）
5 被交换下来的离子，穿过树脂表面的薄膜而 进入溶液，并在溶液中进行扩散（外扩散）
一、 影响外扩散速度的因素 1 浓度 2 搅拌速度 3 温度
.
5
二 影响内扩散速度的因素
离子交换法提铀
离子交换法提铀离子交换法提铀(extraction of uranium bv ion exchange)用离子交换树脂从铀浸出液中富集、提纯铀和制取纯铀化合物的过程。
这是一种既常用于铀富集，也常用于铀提纯的方法。
其工艺过程主要包括铀的吸附、铀的淋洗、离子交换树脂的再生等。
20世纪50年代南非的铀厂，加拿大80％的铀厂，美国和澳大利亚50％左右的铀厂都采用离子交换法提取铀。
到20世纪90年代韧，采用离子变换法的工厂约占所有铀提取厂的1／2(包括占1／4的淋萃法)。
中国于20世纪50年代、60年代相继建成矿浆吸附法和青液吸附法的铀提取厂。
离子变换树脂铀工业常用的离于交换树脂是强碱性阴离子交换树脂，其骨架由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成，球体是多孔或大孔的、凝胶的，带有季铵基活性功能基([R4N]+X–)。
这类离子交换树脂的性质稳定，机械强度高，对铀的选择性和吸附性能都好，每克干离子交换树脂的总吸附容量为3.5～4.5毫克当量。
此离子交换树脂的氯型结构式为这是一种空间网状结构，离子交换树脂功能基中的可交换离子，均匀地分布在网状空间的内部。
国际上常用的离子交换树脂有安伯莱特(A mberlite)IRA–400、IRA–425，道埃克斯(Dowex)21K，神胶808和AB –17等。
中国产的型号为201×7。
铀吸附在硫酸浸出液中，铀常以[UO2]2+、UO2SO4、[UO2(SO4)2]2–和[UO(SO4)3]4–四种形态存在。
此外，浸出液中还有大量Fe3+、Al3+、C2a2+、Mg2+等杂质阳离子。
阳离子交换树脂虽能吸附[UO2]2+，但吸附选择性差，在吸附[UO2]2+的同时还吸附大量杂质阳离子，从而降低了铀的吸附容量，故难以采用。
强碱性阴离子交换树脂吸附[UO2(SO4)2]2–和[UO2(SO)3]4–配阴离子的效果较好。
4在碳酸盐浸出液中，六价铀的存在形态为三碳酸铀酰配阴离子([UO(CO3)3]4–)。
离子交换分离树脂
离子交换树脂概述离子交换树脂有多种类型，其分类方法也没有统一的规定，主要有：按树脂骨架的主要成分可分为聚苯乙烯型树脂、聚丙烯酸型树脂、环氧氯丙烷型多乙烯多胺型树脂、酚一醛型树脂等；按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂；按骨架的物理结构常分为凝胶型树脂即微孔树脂、大网格树脂即大孔树脂，有的还有均孔树脂；按活性基团分为阳郭交换树脂和阴离子交换树脂等等。
其中常见是是按活性基团及骨架的物理结构的方法分类，因活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别；而骨架的物理结构在树脂的交换使用中影响较大。
按不同活性基团的种类进行分烃，主要的是阳离子和阴离子交换树指，其次也还有一些其他种类的树脂。
1、阳离子交换树脂阳离子交换树脂的活性基团能解离出阳离子，而其作为交换的离子可与溶液中的其他阳离子发生交换。
阳离子交换剂，相当于高分子的多元酸。
因活性基团的电离程度强弱不同又有强酸性和弱酸性阳离子交换树脂的区别。
强酸性阳离子交换树脂磺酸基团和次甲基磺酸基团都是强酸性基团，它们容易在溶液中离解出氢离子，故呈强酸性，且离解后的负电基团，能吸附结合溶液中的其他阳离子而发生交换反应。
这类树脂对酸、碱和各种溶剂都比较稳定，离子交换不受溶液PH值变化的影响，适用面广泛。
常用强酸进行再生处理，但强酸性树脂与氢离子的结合力较弱故再生成氢型树脂时比较困难且耗酸量较大。
强绝不能性树脂主要用于水处理和制药工业中。
弱酸性阳离子交换树脂带有羧酸基、氧乙酸基团的交换树脂，是常见的弱酸性阳离子交换树脂。
这种树脂的离解性即酸性较弱，在低PH下难以离解和进行离子交换，只在碱性、中性或微酸性溶液中发生交换反应。
其交换容量大，容易再生成氢型，但其交换能力弱，速度慢；化学和热稳定性差。
这类树脂亦是用酸进行再生，在制药工业中使用较多。
2、阴离子交换树脂阴离子交换树脂的活性基团能解离出阴离子，而其作为交换离子可与溶液中的其他阴离子发生交换。
阴离子交换剂，相当于高分子的多元碱。
阴阳树脂处理方法
阴阳树脂处理方法混合床是一个交换柱内即有强酸性阳离子交换树脂，同时也有强碱性阴离子交换树脂，是在混合均匀的情况下使经过处理的水顺流通过，而得到纯度较高纯水的方法。
（树脂在柱内的高度为交换柱的有效高度的2/3，在此2/3的树脂层内，其中有1/3为强酸性阳离子交换树脂在下部，强碱阴离子交换树脂为2/3在上部。
）阴阳树脂的比例为2/1（体积比）。
在阴阳树脂交界处略向下一些有一中排管，用以阳树脂再生进酸时，控制酸的界面在阴阳树脂截面处之下。
具体操作如下：1．逆洗分层水从底部进入，上口排出，树脂均匀地松弛膨胀开来，可加大水流速以冲不出树脂为原则，洗至出水清亮度。
反洗的目的为使阴阳树脂分层，阳树脂比重为 1.23-1.28，而阴树脂比重为1.06-1.11，两种树脂比重差别比较大，所以通过逆洗就很容易分层，通过逆洗也可排出一些杂质异物，保证下一周期的正常运行。
逆洗毕，放水，放到树脂层表面10厘米以上。
2．强碱性阴离子交换树脂再生再生剂为3-5%的NaOH，用量为树脂体积的3-5倍，从上口进入，控制一定流速，维持液面顺流通过，通过中排口或阳树脂而排出，再生时间不少于1小时。
3．淋洗阴树脂当碱液淋洗完后，进行淋洗附在阴树脂上的碱液，淋洗先用纯水正淋洗，自上而下顺流通过，慢速淋洗，大约10分钟左右改为反洗，水通过阳树脂（Na交换水）洗阴树脂，可洗至pH=7-8。
反洗时间约为20分钟左右。
淋洗完排水可排到阴阳树脂交界处以下1-2厘米，准备阳树脂再生。
4．强酸性阳离子交换树脂再生再生剂为3-5%盐酸，用酸量为阳树脂体积的2-3倍。
酸液从酸再生管加入，从中口排出。
此法应严格控制酸的液面。
始终在阴阳树脂交界处（下一点），切不可上溢到阴树脂曾，否则会使刚再生为OH型的阴树脂变为Cl型而失效。
维持一定流速，在半小时内流完。
5．淋洗阳树脂仍从底排管进水，控制液面在阴阳树脂交界处，淋洗水量为阳树脂体积的4-6倍，慢流速洗至pH=2-3。
阳离子交换器为什么在阴离子交换器之前
阳离子交换器为什么在阴离子交换器之前
1)阴离子交换树脂失效再生时，是用NaOH再生的，如果阴床放在前面，那么再生剂中的OH-离子再生时，被吸附在阴树脂上，在运行时遇到水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Fe3+等产生反应，其结果是生成Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Ca(HSiO3)2等的沉淀，附着在阴树脂的表面，阻塞和污染树脂，阻止其继续进行离子交换，而且难以清除。
2)阴离子交换树脂的交换容量比阳离子交换树脂低得多，又极易受到有机物的污染，因此，如果阴床放在阳床之前，势必有更多机会遭受到有机污染，交换容量还会更低，对脱盐水处
理不利。
3)脱盐水处理最难点之一是除去水中的硅酸根HSiO3-，是由强碱阴离子交换树脂去除的。
但是硅酸根HSiO3-在碱性水中是以盐型NaHSiO3存在的，而HSiO3-在酸性水中是以硅酸（H2SiO3）形式存在的。
强碱阴离子交换树脂对于硅酸的交换能力要比硅酸盐的交换能力大得多，即最好是在酸性水的情况下进行交换，而阳离子交换塔的出水刚好是呈酸性的水，因此，阴床设置在阳床之后，对去除水中的硅酸根十分有利。
4)离子交换树脂的交换反应有可逆现象存在。
这是反离子作用，所以要有很强的交换势，离子交换才比较顺利。
把交换容量大的强酸阳树脂放在第一级，交换下来的H+迅速与水中的阴离子生成无机酸，再经过阴离子树脂交换下来的OH-，是H+与OH-生成水，消除了反离子
影响，对阴离子交换反应十分有利。
5)阳离子交换器的酸性出水可以中和水中的碱度（HCO3-），生成的H2CO3，可通过脱碳器
除去。
所以阳离子交换器在前能够减轻阴离子交换器的负荷。
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。
实验一 离子交换树脂总交换容量的测定
实验原理
强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂是 一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于 水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化 系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定 总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余 NaOH含量来测定总交换容量。
注意事项
实验所用的玻璃仪器注意用蒸馏水冲洗干净； 装柱前，在柱子底部加入少许棉花，防止树脂堵塞出口； 装柱时应注意防止树脂混入气泡； 装柱后，要保持液面超过树脂面，不能让柱中水流干或溢
出； 为防止加试液时，树脂被冲起，在上面也铺少许棉花； 交换时，要注意经常检查流出液的pH； 实验完毕，将树脂统一回收，以便再生，取出玻璃棉，将
实验中使用的是国产 732 型阳离子交换树脂，它是强酸 型阳离子交换树脂，含有的活性基团是 SO3H ( 磺酸基 ), 其中的 H+可被溶液中的阳离子交换。
实验原理
对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子 的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被 吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
实验步骤 (动态法)
2. 装柱 称取树脂约10 g置于小烧杯中，加入少量去离子水。
在层析柱中加入约1/4柱体积的去离子水，然后将所有的树 脂小心倒入柱中，装柱时应注意不使树脂层中有气泡存在 （可用吸耳球一边装柱一边轻轻敲击柱子外侧，防止混入 气泡），控制柱底水流出速度（恒定，约2 mL/min左右）， 要保持液面高于树脂表面，不能让柱中水流干或溢出。为 防止之后的加试液时，树脂被冲起，在上面也铺一层棉花。
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。
离子交换树脂
离子交换树脂求助编辑百科名片离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。
通常是球形颗粒物。
离子交换树脂形态离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。
孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。
分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。
如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
编辑本段基本分类离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。
树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。
首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。
阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸和中强碱性类）。
离子交换树脂基本形态编辑本段命名方式离子交换树脂的命名方式：离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。
第一、第二位湿离子交换树脂数字的意义，见表8-1。
表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义代号0 1 2 3 4 5 6分类名称强酸性弱酸性强碱性弱碱性螫合性两性氧化还原性骨架名称苯乙烯系丙烯酸系醋酸系环氧系乙烯吡啶系脲醛系氯乙烯系大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。
如D011×7，表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，其交联度为7。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂（C为cation的第一个字母），A代表阴离子树脂（A 为Anion的第一个字母），如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。
编辑本段制造厂家离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。
国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、安徽皖东化工有限人司，浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Success公司生产Ionresin系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。
4-2 离子交换树脂及原理解析
酸碱性
不溶性的高分子电解质，可电离，使得水溶液具有酸碱性。 强型树脂不受溶液pH影响。 弱型树脂电离能力小。弱酸性树脂在碱性溶液中电离能力大，弱
碱性树脂在酸性溶液中电离能力大。
树脂的水解反应 RCOOHNa + H2O → RCOONa+NaOH RNH2Cl + H2O → RNH2OH+HCl
强酸或强碱的中和反应
RCOOH +NaOH = RCOONa + H2O R=NH2OH + HCl = R=NH2Cl + H2O
复分解反应
R(COOH)2 + CaCl = R(COO)2Ca + 2NaCl
R=NH2Cl + NaNO3 = R=NH2NO3 + NaCl
2. 离子交换平衡和选择性系数 --离子交换平衡
y
[ RM 2 ] [ RM1 ] [ RM 2 ]
x
[M 2 ] [M 1 ] [M 2 ]
C0 为液相中两种交换离子的总浓度（按1价离子计），mol/L
2. 离子交换平衡和选择性系数 -选择性系数
y 1 x y x K / 1 y x 1 y 1 x
M2 M1
选择系数大于1，说明该树脂对M2的亲合力大于对M1的亲合 力，即有利于进行离子交换反应。
离子交换树脂及离子交换基本原理
第一节 离子交换树脂及其性能
第二节 离子交换基本原理
第三节 离子交换树脂层的工作过程
第四节 离子交换树脂的使用 第五节 离子交换树脂的变质、污染与复苏
一、离子交换树脂
组成： 单体：如苯乙烯、甲基丙烯酸。 交联剂：架桥，使聚合物构成网状结构，如二乙烯苯。 交换基团：具有活性离子的基团。 合成：高分子骨架的合成、交换基团的引入。 结构： 高分子骨架：交联的高分子聚合物。 离子交换基团：-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2 孔：凝胶孔、毛细孔 书写： 固定离子：R 可交换离子： -SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl、-N(CH3)2、 -N(CH3)2
软化水原理及故障分析
离子交换器工作原理摘要：软化，顾名思义即降低水的硬度。
软化水系统包括三部分，即离子交换部分、盐再生部分和控制部分。
全自动软化水系统通过离子交换原理，去除水中钙、镁等结垢离子，使水质软化。
1.概述软化，顾名思义即降低水的硬度。
软化水系统包括三部分，即离子交换部分、盐再生部分和控制部分。
离子交换技术是软化系统的工作原理，它的主体是离子交换树脂，由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示，故一般采用阳离子交换树脂，将水中的Ca2+、Mg2+（形成水垢的主要成份）置换出来，随着树脂内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低。
因此，当软化水设备使用一段时间后，需用盐再生部分对树脂进行再生处理，恢复树脂的效能，提高树脂的使用寿命。
控制部分可实现整套系统的自动运行，根据系统的运行时间或通过水量来自动进行盐再生。
2.软化原理全自动软化水系统通过离子交换原理，去除水中钙、镁等结垢离子，使水质软化。
系统是由树脂罐、盐罐（软化树脂）、控制器等组成的一体化设备。
系统采用虹吸原理吸盐，自动注水化盐、配比浓度无需盐泵、溶盐等附属设备。
钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到软化。
如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+即水通过钠离子交换器后，水中的Ca+、Mg+被置换成Na+。
当钠离子交换树脂失效之后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理。
再生剂为价廉货广的食盐溶液。
再生过程反应如下：R2Ca + 2NaCl = 2RNa + CaCl2R2Mg + 2NaCl = 2RNa + MgCl2经上述处理，树脂即可恢复原来的交换能力。
3.特点管路简化，节省占地空间；运行稳定可靠；节约再生用盐；运行费用低；免维护。
树脂吸附原理
树脂吸附原理一、（1）大孔吸附树脂的吸附原理ﻫ大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分子材料。
吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结ﻫ (２)影响吸附的因素果，分子筛性是由于其本身多孔性结构所决定的.ﻫﻫ大孔吸附树脂本身的性质、溶剂的性质和化合物的性质是影响吸附的3个重要因素。
（３）大孔吸附树脂的应用ﻫ苷与糖类的分离，生物碱的精制，多糖、黄酮、三萜类化合物的分离。
ﻫ(4）洗脱液的选择ﻫ洗脱液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。
二、什么是吸附？（Adsoｒptｉon）ﻫ１、吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。
２、吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸ﻫ三、常见的吸附类型及其主要特点ﻫ1、物理吸附: 吸附作用力为分子间引力、无选回收等四个过程.ﻫ择性、无需高活化能、吸附层可以是单层,也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快.2、化学吸附：吸附作用力为化学键合力,需要高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。
四、常用吸附剂种类ﻫ吸附剂通常应具备以下特征：对被分离的物质具有较强的吸附能力、有较高的吸附选择性、机械强度高、再生容易、性能稳定、价格低廉。
1、活性炭:是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力针对不同的物质，活性炭的吸附规律遵循以下规律:ﻫ(1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物（２)对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物;(3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物；ﻫ（4)pH值的影响碱性中性吸附酸性洗脱;ﻫ酸性中性吸附碱性洗脱;(5)温度未平衡前随温度升高而增加；2、大孔网状吸附剂ﻫ特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好;吸附速度快;解吸、再生容易。
ﻫ但价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。
离子交换树脂知识详解
1、离子交换树脂的基本类型(１) 强酸性阳离子树脂这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。
树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。
这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。
强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。
如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。
(２) 弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+而呈酸性。
树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。
这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。
这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
（3）强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)－NR3OH(R 为碳氢基团)，能在水中离解出OH－而呈强碱性。
这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。
它用强碱(如NaOH)进行再生。
(４) 弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性。
这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。
它只能在中性或酸性条件(如pH 1～9)下工作。
它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
2、离子交换树脂基体的组成离子交换树脂的基体(matrix)，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。
离子交换与吸附树脂
一、树脂母体的合成
1、悬浮聚合 在大部分情况下，树脂母体都是用悬浮 聚合的方法制备，产物为具有一定粒度分 布的珠体。
悬浮聚合是在机械搅拌下，使单体分散于与之不 相溶的介质中进行聚合的一种方法。分散介质可 以是水，也可以是非水溶剂，由单体性质所决定。 绝大多数情况下，制备离子交换树脂的单体是油 溶性的，因此悬浮聚合一般都在水分散介质中进 行。 搅拌条件，包括搅拌速度、搅拌器形状等是决 定珠状产物颗粒大小及粒径分布的重要因素。但 单纯机械搅拌的分散过程是可逆的。随着聚合反 应进行，单体液珠粘度增加，会发生液珠的粘结 和聚集。因此，悬浮聚合必须在分散剂的存在下 进行。
与离子交换树脂相比较，吸附树脂的组成 中不存在功能基及功能基的反离子，它类 似于不含功能基及功能基反离子的大孔树 脂，在制造时往往投入更多的交联剂和更 严格地选用致孔剂，以合成具有更大比表 而积的不同孔径、不同孔容和不同比表面 积的吸附树脂。
离子交换与吸附树脂的分类
依据树脂骨架结构不同，离子交换树脂可 分为凝胶型和大孔型两大类。凝胶型离子 交换树脂又可依据交联度不同分为低交联 度(交联度<8)、标推交联度(交联度＝8)和高 交联度(交联度>8)树脂；大孔型树脂又可分 为一般大孔树脂和高大孔树脂，一般大孔 树脂的交联度通常为8，而高大孔树脂的交 联度则要远远大于8。
2、凝胶型树脂母体的制备 （1）聚苯乙烯型树脂母体 聚苯乙烯树脂母体—般那是采用二乙烯 苯作交联剂，通过悬浮共聚反应得到的
（2）聚丙烯酸型树脂母体 制备聚丙烯酸型树脂母体常用的单体是丙烯酸 甲酯。也可用甲基丙烯酸甲酯或直接用丙烯酸、 甲基丙烯酸作单体，但前者得到的交联共聚物 水解比较困难，后者因单体的水溶性大，制备 有—定难度。作为交联剂．用得较多的还是二 乙烯苯。同样，使用二乙烯苯交联剂时，因单 体活性不同，也存在共聚产物交联结构不均匀 的问题，对树脂的性能造成影响。除二乙烯苯 外，可用作聚丙烯酸型树脂母体交联剂的还有 衣康酸烯丙酯，二甲型丙烯酸乙二醇酯，甲基 丙烯酸烯丙酯及三聚异氰酸三烯丙酯等。