离子交换法优秀课件.ppt
离子交换法第1 页，本讲稿共16 页8.2离子交换法8.2.1离子交换剂的种类和性能指标8.2.2离子交换反应和离子交换亲和力8.2.3离子交换分离的基本过程下节 上节 返回章2023/5/18 2第2 页，本讲稿共16 页 一类具网状结构的复杂高分子化合物,树脂骨架上有许多可被交换的活性基团.(1)阳离子交换树脂(H+型阳离子交换树脂):含有酸性基团的交换树脂.离子交换剂可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂(离子交换树脂)等两大类.含有-SO3H 基的树脂(732);活性基团为-COOH(724)或-OH 基.强酸型树脂:弱酸型树脂:1.kinds of ion exchange resin:休息8.2.1离子交换剂的种类和性能指标2023/5/18 3第3 页，本讲稿共16 页 羧基pH 4;酚基pH 9.5 才具交换能力.(2)阴离子交换树脂(OH-型阴离子交换树脂):含有碱性基团的交换树脂.弱酸型树脂因对H+的亲和力大,不能在酸性溶液中使用,但选择性高.强碱型树脂:弱碱型树脂:活性基团为季胺碱(717);活性基团为伯胺(701)或叔胺剂休息 弱碱型树脂不能在碱性溶液中使用.(3)螯合树脂:8.2.1离子交换剂的种类和性能指标2023/5/184第4 页，本讲稿共16 页如含-N(CH2COOH)2 的螯合树脂.除此以外,还有大孔树脂,氧化还原树脂,萃淋树脂,纤维交换剂等.休息 含有特殊基团的树脂,能与某些金属离子形成螯合物.2.behavior indexes of ion exchange resin:(1)交换容量(exchange capacity):每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为mmolg-18.2.1离子交换剂的种类和性能指标2023/5/18 5第5 页，本讲稿共16 页8.2.1离子交换剂的种类和性能指标(2)交联度(crosslinking degree):树脂中所含交联剂的质量分数.交联剂(crosslinking agent):树脂网状结构中起链接作用的成分.树脂的交联度一般以4 14%为宜.交联度越大,树脂的网眼越小,交换速度越慢,但选择性较高.休息 交换容量的大小取决于树脂网状结构中活性基团的数目.返回节2023/5/186第6 页，本讲稿共16 页8.2.1离子交换剂的种类和性能指标交联剂2023/5/18 7第7 页，本讲稿共16 页 利用离子交换树脂对不同离子的亲和力不同.离子交换反应(ion exchange reaction)与其它化学反应一样,也遵从质量作用定律:R-B+A+R-A+B+达到平衡时:离子交换分离原理:其中A+r、B+r分别为树脂中A+与B+的浓度;A+、B+分别为溶液中A+和B+的浓度K=A+rB+B+rA+.休息8.2.2离子交换反应和离子交换亲和力2023/5/18 8第8 页，本讲稿共16 页影响亲和力的因素 K 称为树脂对离子的选择系数,或树脂对离子的亲和力(affinity).水合离子的半径,所带电荷,极化度,亲和力.rule:同价离子,原子序数,亲和力.如:Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Tl+Ag+水合离子半径;离子电荷.休息8.2.2离子交换反应和离子交换亲和力.2023/5/18 9第9 页，本讲稿共16 页8.2.2离子交换反应和离子交换亲和力 如:Na+Ca2+Fe3+Th4+注意注意:弱酸型树脂对H+亲和力大于其它阳离子;弱碱型树脂对OH-亲和力大于其它阴离子.稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小不同价离子,所带电荷,亲和力.返回节休息2023/5/18 10第10 页，本讲稿共16 页 一般根据需要.Al3+Fe3+9molL-1HClFeCl4-Al3+强碱型树脂树脂上:流出液:如:重量法测硫酸根时,SO42-与Fe3+的分离.再如:Al3+与Fe3+的分离.SO42-Fe3+强酸型树脂 树脂上:Fe3+流出液:SO42-1.choice of ion exchange resin:休息8.2.3离子交换分离的基本过程2023/5/18 11第1 1 页，本讲稿共16 页2.processes of ion exchange chromatography:装柱;交换;洗涤;基本过程:(1)装柱与交换:交换分离一般在离子交换柱上进行.装柱及交换全过程应防止树脂中产生气泡.装柱后应据分离的需要对柱子进行处理.如Al3+与Fe3+分离时,需处理至流出液的酸度也是9molL-1 HCl 才能进行交换.休息8.2.3离子交换分离的基本过程洗脱;再生.2023/5/18 12第12 页，本讲稿共16 页ion exchange column:ion exchange column:8.2.3离子交换分离的基本过程2023/5/18 13第13 页，本讲稿共16 页 将残留在柱上不发生交换的离子洗出柱.洗涤液一般用去离子水.对Al3+与Fe3+的分离就必须采用9molL-1 HCl,否则Fe3+也会被洗下来.(3)洗脱(elution)与再生:洗脱就是将被交换到树脂上的离子置换下来的过程.对阳离子交换树脂一般用3 4molL-1HCl,易洗脱的也可采用较稀的HCl 溶液(2)洗涤(wash):.休息8.2.3离子交换分离的基本过程2023/5/18 14第14 页，本讲稿共16 页 阴离子交换树脂常用NaCl 或NaOH 溶液;.有时也可用合适的配位剂为洗脱剂;另外,还可用不同浓度的酸溶液进行选择性洗脱.一般洗脱的过程也就是树脂的再生过程.再生就是将树脂恢复到交换前形式的过程.再生后的树脂可继续用于离子交换下节返回节休息8.2.3离子交换分离的基本过程2023/5/18 15第15 页，本讲稿共16 页8.2.3离子交换分离的基本过程Ni2+Mn2+Co2+12molL-1HClMnCl42-CoCl42-树脂上:流出液:Ni2+强碱型树脂12molL-1HClNi2+MnCl42-CoCl42-树脂上:流出液:CoCl42-Mn2+4molL-1HClCo2+6molL-1HCl淋洗 淋洗淋洗2023/5/18 16第16 页，本讲稿共16 页
