静态吸附分离法的应用静态离子交换分离技术一

二、离子交换树脂
• • • • 离子交换树脂的单元结构由三部分构成： ①惰性的不溶性的高分子固定骨架，又称载 体； ②与载体以共价键联结的不能移动的活性基 团，又称功能基团； ③与功能基团以离子键联结的可移动的平衡 离子，亦称活性离子。
如聚苯乙烯磺酸型钠树脂，其 骨架是聚苯乙烯高分子塑料， 活性基团是磺酸基，平衡离子 为钠离子。
离子交换过程：
①A+从溶液中扩散到树脂表面； ②A+从树脂表面再扩散到树脂内部的交换中心；薄膜树脂B+A+离子交换机理示 意图 ③A+与R-B+在交换中心发生交换反应； ④解吸B+从树脂内部的交换中心扩散到树脂表面； ⑤B+再从树脂表面扩散到溶液中。
离子交换机理示意图
（二）影响离子交换的因素
1.影响选择性的因素 2.影响交换速率的因素 （1）颗粒大小 （2）交联度 （3）温度 （4）离子化合价 （5）离子的大小 （6）搅拌速率或流速 （7）离子浓度 （8）被分离组分料液的性质溶液黏度越大，交换速率越小。 （9）树脂被污染 3.影响交换效率的因素
碱性阴离子树脂 碱-酸-碱-缓冲溶液淋洗
二、静态离子交换分离法的应用
• 静态离子交换的效率是很差，主要因为离子交换 反应存在可逆的平衡，交换不容易完全，必须经 过多次重复，所以该法并不经常应用。一般只是 在试探性实验、测定交换平衡常数、某些交换动 力学的研究、交换分配系数的测定、络合物离解 常数的测定、滴定曲线的研究、某些催化反应的 试探性研究、除去盐溶液中过剩的酸和碱、吸附 溶液中所含的高分子量物质等方面可能用到。
三、静态吸附分离法的应用
第二节 静态离子交换分离技术
• 一、离子交换的原理 • （一）离子交换过程和离子交换速率 • 离子交反应换过程可用下面方程式表示（以阳离 子交换反应为例）： • R-A++B+ R-B++A+ • 式中R-表示阳离子交换剂的活性基团和载体。A+ 为平衡离子。B+为交换离子。离子交换反应同样 符合质量作用定律。当正反应、逆反应速率相等 时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状 态，即称为离子交换平衡。
常用的离子交换树脂
• 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和CH2SO3H（次甲基磺酸基）； • 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团； • 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺 基或二甲基-ß-羟基乙基胺基；
• 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较 弱；
第二节 静态离子交换分离技术
一、静态离子交换操作方法
（一）离子交换树脂的预处理（二）离子交换过程 （三）洗脱过程 1、物理处理 （四）树脂的再生 2、化学处理 （五）树脂贮存及运输 3、转型
树脂再生
是指让使用过的树脂重新获得使用性能的
处理过程。其实是交换吸附的逆反应。 再生方法： 酸性阳离子树脂 酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗
（一）活性炭 1.活性炭的类型
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 粉末活性炭 小 大 大 吸附 量 大 洗脱 难
颗粒活性炭
锦纶活性炭
较小
大
较大
小
较小
小
较小
小
难
易
（二）白陶土 （三）磷酸钙凝胶 （四）氢氧化铝凝胶 （五）氧化铝 （六）硅胶 （七）滑石粉
（八）硅藻土 （九）皂土 （十）沸石 （十一）聚酰胺粉 （十二）大网格聚合物吸附剂
• 离子交换树脂的活性基团 是决定其交换特点的主要 物质基础。它决定了树脂 是酸性的阳离子交换剂还 是碱性的阴离子交换剂， 以及交换能力等诸多因素。 同时也是离子交换树脂分 类的主要依据。
（一）离子交换树脂的分类
1. 强酸性阳离子交换树脂 2.弱酸性阳离子交换树脂 3. 强碱性阴离子交换树脂 4.弱碱性阴离子交换树脂 5.两性树脂
材料用具
红心萝卜8kg、活性炭粉8kg、脱脂棉1包
石蕊试剂500ml；浓硝酸500 ml；铜屑400g； 高锰酸钾400g 组织捣碎机、大烧杯、小烧杯、U形管、漏斗、 直通管、导管、漏斗架、滤纸、玻璃棒 锥形瓶、 胶塞、导管、玻璃管、橡皮圈、小试管等
• 活性炭静态吸附石蕊
• 将石蕊稀释液放在小烧杯中，加活性炭粉 两匙然后搅拌片刻，放入过滤器中过滤， 用另一烧杯或试管收集液体，观察滤液颜 色。
（四）溶剂与洗脱
• 溶剂和洗脱剂应符合以下条件： • 1.纯度合格，因为杂质常会影响洗脱及吸附 能力； • 2.与样品或吸附剂不发生化学变化； • 3.能溶解样品中的各成分； • 4.溶剂被吸附剂吸附得愈少愈好； • 5.粘度小，易流动，不致使洗脱太慢； • 6.容易与目的物成分分开。
二、常见的吸附剂
活性炭吸附高锰酸钾
•
U形管中放入约1/3容积的小块木炭，两管 口同时加脱脂棉一团，实验时从左管口加 入稀高锰酸钾溶液。不久右管上层液面渐 渐升高，观察右管上层液面颜色。
第六章 静态吸附与离子交换分离技术
第一节 静态吸附分离技术
一、吸附的原理 （一）产生吸附原因 （二）吸附的类型 1.物理吸附 2.化学吸附 3.交换吸附
（三）影响吸附的因素
1.吸附剂的性质 2.吸附质的性质 （1）溶质分子的结构 （2）溶质在溶液中的溶 解度 （3）解离情况 （4）形成氢键情况 （5）溶剂的影响 3.吸附条件 （1）温度 （2）pH值 （3）吸附质的浓度与吸 附剂的量 （4）盐的浓度 总之，在生产中吸附条 件的选择主要应靠实 践来确定。
活性炭动态吸附胡萝卜色素
• 1、选深红色，质地紧密，色素含量高的红心胡萝 卜切碎打浆，过滤得含胡萝卜色素的溶液。 • 2、直通管中段全部用活性炭装满，两端堵上纱布 棉团，上面单孔塞装上漏斗，下面单孔塞加一个短 导管作为滤液出口，实验前将这套装置固定于铁架 台上，把含有萝卜色素的溶液放入漏斗中，观察下 面接受器中收集到的溶液颜色。
实验八 活性炭吸附分离色素实验
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目的要求
实验原理 材料用具 操作方法 注意事项
5
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目的要求
了解吸附基本原理。
掌握活性炭和木炭简单的静态及动态吸 附的基本操作。
Baidu Nhomakorabea
原理
活性炭具有较大的比表面，在水溶液中比一般 固态物质吸附能力强得多，故可以吸附许多物 质的分子及离子。本实验用活性炭、木炭静态 和动态吸附溶液中的色素及气体。