离子交换分离技术讲座-周锦帆

三、离子交换技术的研究方法 1．Kd值的测定是离子交换分离的基础 K ． A ． Kraus ：无机离子在阴离子树脂Kraus：无机离子在阴离子树脂 HCl介质 K 值测定（ 用周期表形式， 1956年发 HCl 介质Kd 值测定 （ 用周期表形式 ， 1956 年发 表）。 F.W.E.Strelow ：无机酸介质Mnn+ 在阳离 Strelow：无机酸介质 M 子交换 树脂Kd的测定。（论文47篇） 树脂K 的测定。 论文47篇 J.Korkisch ：无机酸- 有机溶剂 Mnn+ 在阳离 Korkisch：无机酸 - 有机溶剂M 子交换树脂K 的测定。 论文48篇 子交换树脂Kd的测定。（论文48篇） ZhouJinFan） 40法 周锦帆 （ ZhouJinFan ） :Kd40 法 - 淋洗剂浓 度速查法，超负载分离。 论文32篇 度速查法，超负载分离。（论文32篇）
1996,Vol.11(4131996,Vol.11(413-420)
Microwave digestion of biological samples was accomplished with the use of a commercial oven, Model MDS-2000 (CEM Corp., Matthews, NC, USA)
离子交换树脂分类
（吸附剂分类） 吸附剂分类） 二、无机吸附剂 活性氧化铝：选择性吸附SO42-、F 三、萃淋树脂 高选择性的有机萃取剂（不溶于水）固 定到大孔结构的苯乙烯-二乙烯本骨架。
离子交换分离技术的研究方法
一、分析方法按是否有分离步骤分为两类 1、取样-溶样(消化)-测定-结果计算 取样-溶样(消化) 测定2、取样-溶样(消化)-分离(富集)-测定-结果计算 取样-溶样(消化) 分离(富集) 测定测试仪器的改进，使测定与结果计算更灵敏、 简便． 消化器的改进使样品处理十分方便。 实际的分析课题有时不得不分离，而在各种分 离方法中最有实用价值、用得慢多的是离子交换 离方法中最有实用价值、用得慢多的是离子交换 分离。 分离。
地质和无机材料分析中分离方法
(L.L.Jackson、Anal.Chem.,1995,67(71(L.L.Jackson、Anal.Chem.,1995,67(71-85) 测定对象
As、Se 、 Sr Pb Sr Ba、 Ra 、 ICP-MS 质谱 质谱 质谱 质谱 ICP-AES X-射线荧光 射线荧光 中子活化法
螯合树脂(功能基团为邻苯二酚 螯合树脂 功能基团为邻苯二酚) Ti、Zr、Ga 功能基团为邻苯二酚 、 、 阴离子交换树脂 阴离子交换 离子交换(无机离子交换剂 离子交换 无机离子交换剂) 无机离子交换剂 阳离子交换 阳离子交换 共沉淀+IBMK萃取 萃取 共沉淀 环己烷萃取 RE Re、Ir 、 25种元素 种元素 Ir RE Au Tc
A table of equilibrium distribution coefficients, Kd, for 43 cotions in hydrochloric acid using the cation exchange sulfonated polystyrene AG 50W-X8 resin is presented. Kd values at various hydrochloric acid concen-trations are included. The cations are arranged in a selectivity scale according to the numerical value of Kd in 1.0N hydrochloric acid. Re1ations between Kd values and e1ution Curves, and Kd values and tailing are discussed. Kd=
离子交换分离技术的研究方法
2．离子交换柱参数的选择 交换柱的材料：用5 10ml 酸滴定管加工。 交换柱的材料：用5-10ml 酸滴定管加工。 树脂的选择：80-100目为好。 树脂的选择：80-100目为好。 树脂的用量：1 ml。 树脂的用量：1-3ml。 超负载分离 四、分离效果的检查 用放射性示踪检查 用AAS或光谱检查 AAS或光谱检查
建议在设计交换柱时： 建议在设计交换柱时
1．树脂量1-3ml，树脂层高5-6cm； 2．树脂粒度80一120目； 3．用酸滴定管加工成柱；柱内经5.5-6.0mm； 4．柱低部用聚四氯乙烯切屑代替玻璃棉； 5．超负载分离技术的应用； 6· 设计吸附及解吸条件时应先测定不同条件下 的Kd值； 7．不要用静态吸附法。这种方法从理论上来 说不能达到 100.00%的吸附。
离子交换树脂分类
（吸附剂分类） 吸附剂分类）
一、有机合成树脂
阳离子交换树脂 Bio-Rad AG1-X8，Dowex1-X8 ， 阴离子交换树脂 Bio-Rad AG50w-X8 螯合树脂（EDTA型）Bio-Rad Chelex-100 螯合树脂（B树脂）Amberlite 743 大孔吸附树脂 Amberlite XAD- 2（农药） （农药） XAD-4（卤代烷烃） （卤代烷烃） XAD-7（氨基酸，有机氯） （氨基酸，有机氯）
主要成就
1963－1990年从事离子交换树脂在分析化学中应 1963－1990年从事离子交换树脂在分析化学中应 用的实际研究。 用的实际研究。主要成就如下； 一、在离子交换分离学术上原始创新 • 1．淋洗剂浓度速查法（Kd40法） 淋洗剂浓度速查法（Kd40法 • 2．超负载分离技术 • 3 ． 高选择性离子树脂的合成、 性能研究及实际 高选择性离子树脂的合成 、 分离应用 • 4．实用小型离子交换柱的设计及其实用价值
amount of ion on resin × volume of water phase, ml. amount of ion in water phase ×gram dry resin
离子交换分离实验技巧
离子交换柱的设计直接影响分析方法的准确性及实用性。 国外文献用的交换柱，树脂层通常 树脂层通常1.2cm×15cm， 树脂层通常 × ， 树脂层体积为17ml，且树脂粒度为 树脂层体积为 ，且树脂粒度为100—200目。 目 这种方法的优点 优点是A与B两种离子分离得很完全， 优点 但其缺点 缺点是： 缺点 1．流速慢，分离时间长； 2．试剂用量大，空白增高； 3．方法的实用性受很大影响。
6E43. Cation-exchange isolation and ICP AES determination of rare-earth elements in geological silicate materrials.
(Rucandio, M. I.,Fresenius J. Anal. Chem., Mar. 1997,357(6),661-669)
序号 交换分离类型
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 阴离子交换分离 阳离子交换 螯合树脂(功能基团为冠醚 螯合树脂 功能基团为冠醚) 功能基团为冠醚 网上 网上
测定方法 基本或干扰元素
ClS2Rb 地质样品 地质样品 火山岩 地球化学样品 地质样品 陨石 地质样品(样 地质样品 样) 中子活化法 中子活化法 AAS或ICP-AES 或 ICP-MS 镁质岩石 岩石 铜精矿 Rc
分析化学毕业。现为国家出入境检验检疫局《 分析化学毕业 。现为国家出入境检验检疫局《 检验检 疫科学》 责任副主编，1963-1990年在核工业部北京第 疫科学 》 责任副主编 ，1963-1990年在核工业部北京第 五研究所分析化学研究室从事核原料和稀有金属的分 析化学研究。1990年 月调入国家商检局。 析化学研究。1990年9月调入国家商检局。以前主要从 事离子交换分光光谱分析和离子选择电极的研究。 事离子交换分光光谱分析和离子选择电极的研究。 现 兼任《理化检验》 兼任 《理化检验》 和《 化学传感器》 编委 ，并是清华 化学传感器》 编委， 大学化学系主编的、 中国化工出版社出版的 2002年版 大学化学系主编的 、 中国化工出版社出版的2002 年版 大型工具书《分析化学辞典 》的主要撰稿人和审稿人 。 大型工具书《分析化学辞典》的主要撰稿人和审稿人。 已发论文80多篇（均为第一作者、执笔人） 已发论文80多篇（均为第一作者、执笔人）。
热烈欢迎周锦帆教授 对湖北局技术中心进行指导 并作学术报告
二OO五年五月十九日 OO五年五月十九日
离子交换在分析化学中的应用
报告人 周锦帆
向分析化学同行致意，感谢您们提 供交流的机会，并请您们批评指正。
报告人简历
• 周锦帆（ 教授级编审）1963年毕业于南京大学化学系 周锦帆（ 教授级编审） 1963 年毕业于南京大学化学系
Samples (2g) were dissolved in 150 ml 1.75M-HCl then applied to a 200-400 mesh Dowex 50W-X8 cation-exchange resin csrtridge (l5 mm I.d.; 25 ml). Elution was with 200 ml 2M- HNO3 to remove matrix elements and with 80 ml 7MHNO3 to elute the analytes. The eluate was slowly evaporated to near dryness then a few drops of HNO3 (1: 1) were added until total dissolution along with a corresponding volume of Ba solution. The resultant solution was made up to ~ 10 ml to obtain a final solution ~ 0.5M in HNO3 with 200 mg/l Ba(internal standard).
FU-HSIANG KO AND MO-HSIUNG YANG* FUMODepartment of Nuclear Science, National Tsing Hua University, KuangKuangFu Road, Hsinchu 30043, Taiwan
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, June
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要成就
二、建立创新的分析方法 • 1、高纯铀中微量钆、钐、铕和镝的阳离子交换分离-光谱法 高纯铀中微量钆、 铕和镝的阳离子交换分离-
• • • • •
测定 2、试剂级钴盐中微克镍的选择性离子交换分离-原子吸收法 试剂级钴盐中微克镍的选择性离子交换分离测定 3、矿石中14个稀土元素的阳离子交换分离-光谱法测定 矿石中14个稀土元素的阳离子交换分离4、用Bio-Rad Chelex-100螯合树脂制备反应堆用高纯7LiOH BioChelex-100螯合树脂制备反应堆用高纯 5、用Amberlite-X743型整合树脂选择性分离-BF4－选择电极 Amberlite- 743型整合树脂选择性分离准确测定海水中微量硼 6、用小型活性氧化铝柱分离-铅离子选择电极电位滴定精密 用小型活性氧化铝柱分离测定海水中硫酸根
On-line Removal of Interferences Onvia Anion-Exchange Column AnionSeparation for the Determination of Germanium, Arsenic and Selenium in Biological Samples by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry