离子交换分离技术2011PPT课件

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离子交换树脂的命名
在国外主要是以公司来命名，国内则根据石油化 学工业部1977年制定的《离子交换树脂产品分类、 命名及型号》部颁标准，根据离子交换树脂功能 性质不同将其分为七类。
命名规定：由分类名称，骨架(或基团)名称，基本名称
排列组成。
对大孔型离子交换树脂，在型号的前面加“D”表示，
凝胶型离子交换树脂在型号的后面用“×”接阿拉伯数
• 低，则树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度 较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低， 比较脆而易碎。
• 交联度一般不低于4%，用于脱色的交联度一般不 高于8%，单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联 度可较高。
• 凝胶型树脂：二乙烯苯百分数高
• 大孔型树脂：交联度低（交联剂的百分比低）， 孔隙大，树脂内部表面积大，因此适宜于吸附大 分子和用做催化剂。
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• 根据其解离性大小分：强、弱。
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阳离子交换剂
• 解离基团主要有磺酸（-SO3H）、磷酸（PO3H2）、 羧酸（-COOH）和酚羟基（OH）等酸性基团。
• 强酸性：R-SO3-H+＋Na+→R-SO3-Na++H+ • 弱酸性：R-COOH＋Na+ →R-COONa＋H+
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阴离子交换剂
• 可解离基团主要有伯胺(-NH2)、仲胺(-NHCH3)、 叔胺[N-(CH3)2]和季胺[-N(CH3)3]、DEAE等碱 性基团。
• 加聚法制造的树脂，一般结构确定，常为单功能团的， 树脂一般性能好，多为球形，以二乙烯苯等为交联剂。
• 加聚法树脂制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类。
• 丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量 大，而且吸附物较易洗脱，便于再生。苯乙烯系树脂擅 长吸附芳香族物质，善于吸附多酚类色素(包括带负电 的或不带电的)，但在再生时较难洗脱。
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（二）多糖类基质
• 以多糖材料为基体，通过接枝引入交换基团而制 成的离子交换材料。
• 特点：有开放性支持骨架，大分子可以自由进入 和迅速扩散，因而交换空间大；亲水性强，吸附 力弱，洗脱时不需要剧烈的条件，对生物大分子 物质变性作用小。
• 以纤维素为基质：甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维 素（CMC）、二乙基氨基乙基（DEAE）纤维素
• 基质表面结合了大量功能基团，功能基团由固定在 骨架上的荷电基团和可交换的离子两部分组成，二 者所带电荷相反，以静电力结合。
• 可进行交换的离子称为反离子或抗衡离子，这种反 离子可与溶液中带同种电荷的离子进行交换反应。
• 离子交换反应是可逆的，- 是平衡反应
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历史回顾
• 1814年英国Thompson和Way发现铵离子 与土壤中钙离子的交换现象开始的
• 1870年Lemberg的实验又证明离子交换过 程的可逆性和当量关系
• 软化水始于20世纪初期，德国化学家Gens 应用沸石软化水及处理蔗糖浆以除去钙离 子
• 1935年Adams和Holmes合成了酚醛型离 子交换树脂
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第二节 离子交换剂
• 离子交换剂是由基质、荷电基团和反离子 构成
• 一、离子交换剂基质 • 离子交换剂基质是一类不溶于水和电解质
• 以葡聚糖凝胶为基质：Sephadex G25和 Sephadex G50
• 琼脂糖凝胶：Sepharose，
命名：交换活性基团+骨架+原骨架编号
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CM-sephadex C-25、DEAE-sephadex A-25
二、离子交换基团
• 根据可交换离子的种类分 ： • 阳离子交换剂、阴离子交换剂
字。
□□□×◇
D □□□
交联度数值 顺序号 骨架代号 分类代号
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顺序号
骨架代号
分类代号
大孔型代号
8
00l×7
离子交换树脂产品的分类代号
代号 0 1 2 3
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性
代号 4 5 6
分类名称 螯合性 两性
氧化还原
D315
离子交换树脂骨架分类代号
代号
骨架分类
代号
骨架分类
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溶液的大分子物质： • 通用型聚合树脂类：以聚合树脂作为基质
(基体，matrix)的离子交换剂。 • 多糖类基质：以多糖材料为基体，通过接
枝引入交换基团而制成的离子交换材料。
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（一）通用型聚合树脂类
• 聚合树脂的制造方法：缩聚法 、加聚法
• 缩聚法制得的树脂一般稳定性较差，多半为无定形(或 球状)，以甲醛等作为交联剂，树脂的交联度不易控制， 反应复杂，结构不十分确定，大多为多功能团。
• 强碱性： • R-N+(CH3)3 OH-＋Cl-→R-N+(CH3)2 Cl-＋OH• 弱碱性： • R-NH(CH3) OH＋Cl-→R-NH(CH3)Cl＋OH-
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三、其他类型的树脂
• 含有一种以上的活性基团。 • Eg:同时含羧基和酚羟基的树脂、既含有酸
性基团，又含有碱性基团的两性树脂 • 螯合树脂
第一节 概 述
离子交换法通过带电的溶质分子与离子交换
剂中可交换的离子进行交换而分离纯化。 • 在食品和制药工业中，很多原料和产品是极性的，
在一定条件下可以使其带电，带电后则可用离子交 换法进行分离和纯化。
• 离子交换剂是由基质、荷电基团和反离子构成，在 水中呈不溶解状态，能释放出反离子。
• 离子交换基质是一类表面带有可交换离子的功能高 分子材料，如树脂、纤维素、葡聚糖、琼脂糖等， 不溶于水也不溶于电解质溶液。
• 其他有机单体聚合树脂。 -
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OH H2SO 4
OH
OH OH
HCHO CH 2
SO 3H
SO 3H SO 3H
C2HCH +C2HCH
C2HCH DVB
C2HCHC2HCH C2HCH
H 2S4 O H S3 O Cl
S3 O
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• 二乙烯苯百分数：高，则交联度高，树脂聚合得 比较紧密，坚牢而耐用，密度较高，内部空隙较 少，对离子的选择性较强。
苯乙烯系
4
乙烯吡啶系
1
丙烯酸系
5
2
酚醛系
6
脲醛系 氯乙烯系
3
环氧系
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001×7苯乙烯系强酸性离子交换树脂
用于：硬水软化、脱盐水、纯 水制备、稀有元素分离、分离 和提取氨基酸制糖、制药可作 为催化剂和脱水剂
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– 国内外离子交换树脂相应牌号对照
704 = 311×2 717 = 201×7 732 = 001×7 711 = 201×4 703 = D311 HD42 = 001