第七章_离子交换分赖碾技术2015.ppt

第七章 离子交换分离技术;第一节 概述;离子交换剂：一种多孔状的固体，不溶于水，也不溶于电解质溶液，但能从溶液中吸取离子而进行离子交换。 离子交换剂由基质、荷电基团和反离子构成，能释放出反离子，同时它与溶液中的其他离子或离子化合物相互结合，结合后不改变本身和被结合离子或离子化合物的理化性质。;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。 在高分子基质表面结合了大量的功能基团，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，两者所带电荷相反，以静电力结合。 可进行交换的离子成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。;离子交换过程示意图;离子交换分离法的特点;第二节 离子交换剂;一、离子交换剂基质;离子交换树脂结构;苯乙烯(单体) + 二乙烯苯(交联剂);;凝胶树脂;大孔树脂;;图中以波形线条代表树脂的骨架，活性基团? 磺酸基（—SO3H）。;2. 树脂分类 按选择性;活性离子为阳离子，称阳离子交换树脂， 与阳离子发生交换 活性离子为阴离子，称阴离子交换树脂， 与阴离子发生交换;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团、交联剂等的差异。 ;;;;D 20l大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂(交联度没有标出)，图解可下： ;;;制造厂家;（二）多糖类基质; 骨架：纤维素 分类：阳离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类 特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高 常用的离子交换纤维素有： 甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素(CM-C)、二乙基氨基乙基纤维素（DEAE-C）; 骨架：葡聚糖凝胶(sephadex )，根据功能基团的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换剂 特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了分离的效率 常用的葡聚糖凝胶离子交换剂：CM-sephadex C-25、DEAE-sephadex A-25等 羧甲基(CM)、二乙基氨基乙基（DEAE） 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） ;离子交换琼脂糖凝胶;二、离子交换基团;阳离子交换剂 　交换阳离子，活性基团为酸性； 根据具有离子交换能力的pH范围不同，分为 强酸性和弱酸性阳离子交换剂 强酸性阳离子交换树脂（磺酸基和次甲基磺酸基） 反应简式：R—SO3H?R—SO3-+H+ R—SO3H+Na+?R—SO3Na+H+;;阴离子交换剂 交换阴离子，活性基团为碱性。 根据具有离子交换能力的pH范围不同，分为强碱性和弱碱性阴离子交换剂。 强碱性阴离子交换树脂（季铵基团） 反应式：R—NR3OH?R—NR3++OH- R—NR3OH+Cl-?R—NR3+Cl-+OH- 弱碱性阴离子交换树脂（伯胺，仲胺） ;主要离子交换基团及其结构;阴离子交换剂;;三、离子交换树脂的理化性能及其测定方法;树脂理化性能;1. 含水量;2. 颗粒度;吸水后体积增大的现象。膨胀度用膨胀率表示：; 表观密度：指树脂在交换柱中的装填密度。 ;5. 滴定曲线;各种离子交换树脂滴定曲线;001×12阳树脂;对于强酸性或强碱性树脂，滴定曲线有一段是水平的，到某一点即突然升高或降低，这表示树脂上的功能团已经饱和； 而对于弱碱或弱酸性树脂，则无水平部分，曲线逐步变化。 由滴定曲线的转折点，可估计其总交换量； 曲线还表示交换容量随pH的变化，不同类型离子交换树脂的有效pH范围。 所以滴定曲线较全面地表征树脂功能团的性质。 ;6. 离子交换容量;工作交换容量 总交换容量 再生交换容量 ＝ 总交换容量×（50%-90%） 工作交换容量＝ 再生交换容量×（30%-90%）;总原则：亲和力与水合离子的半径、电荷及离子的极化程度有关。 水合离子的半径越小，电荷越高，离子的极化程度越大，其亲和力也越大。 示例：Li+，Na+，K+的水合离子的电荷数目相同，但它们水合离子半径依次减小，树脂对它们亲和力依次增强。;7. 离子交换树脂的吸附选择性;;;影响交换容量的两因素： 选择性：膨胀度增加，选择性低，促使树脂吸附量降低 空间大小：膨胀度增加，空隙大，允许大分子自由进入树脂内部，树脂吸附量增加 当膨胀系数较小时，空间效应占主要地位，交换容量随膨胀系数而增加 当膨胀系数