最新北京大学李克安教授化学课件10ppt课件.ppt

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1、7.2 离子交换剂：离子交换剂：1. 离子交换剂的类型离子交换剂的类型 有有机、无机有机、无机两种：1）无机离子交换剂）无机离子交换剂有磺化煤、活性炭，水合氧化物，氧化锆，Al2O3，氧化锡，氧化锑高价金属盐、磷酸锆、钨酸锆、磷酸钛等杂多酸盐、磷钼酸盐对Cs 选择性亚铁氰化物：主要用于碱金属铝硅酸盐。这些都是现在正在发展的无机离子交换剂，以后还要介绍。最主要还是高分子聚合物的离子交换树脂 如果单位都是mol/L，mmol/ml，则此Kx叫作容积离子交换常数。经常使用的是Kw（重量交换常数，树脂按重量计算的），按下式换算：分批操作时()WMAxMAn pKKW，W 1ml干树脂的重量（0.3-0

2、.4g/ml）n，p为M及A的电荷数。当n=p 时， Kx=Kw如已知Kw，CaNa=0.89 而W = 0.35g/ml0.892.540.35xCaNaK，另外，Kx经常是对H+交换的，有时交换的（抗衡离子）不是H+，则可以进行换算：如 Kx，NAH=1.426xLaHK，意味对La优先吸附Kx离子交换常数，但不少文献叫作选择常数。3269.5(1.4)xLaNaK，分配系数： nrrMxMAMADKMA，（2）DM：实为分配比，这是实验可测定的量。 在离子交换分离中：欲分离的金属离子量一般小于洗脱剂中A的量，而Ar实际上可以认为是交换剂的交换容量Q，也是常数DM = Kx Qn A-nL

3、og DM = log Kx + n log Q n log A（3）可以看出分配系数与淋洗剂中离子浓度成反比，即A加大时，分配系数减小，如果logDMlogA作图，斜率为-n可以看出电荷数愈高，交换容量愈大，外部溶液愈稀则吸附愈强选择系数的大小与很多经验性的因素有关：（1）交联度越大， Kx越大 4% 8% 12% Na 1.58 1.98 2.37 Ag 4.73 8.51 22.9 Ba 7.47 11.5 20.8（2）价态愈高，则选择系数愈大（稀溶液中） 如Th4+Ce3+Ca2+Na+（3）在稀溶液中，相同价态的离子的选择系数，随水合离子的半径减小而增加： Cs Rb K Na L

4、i Ba Sr Ca Kx 2.67 2.46 2.27 1.58 1.00 7.47 4.70 4.15主要因水合离子的z2/r加大，易于交换H+。温度、压力对于平衡影响很小（4）官能团的类型强酸性阳离子交换剂官能团及强碱阴离子官能团，络合倾向极微弱，它们对离子交换存在正常的亲和力顺序，这时离子的电荷和水化程度决定它在序列中的位置。但含有某些特殊官能团的交换剂情况就多杂得多-COOH与H+-NH2与OH-有很强亲和力与Ca、Sr、Ba亲和力强磷酸类树脂对Th（IV）、UO2+2、Fe3+、Ca等具有极强亲和力亚胺二乙酸型对过渡金属有很强选择性现在已合成多种螯合树脂：二肟类；8-羟基喹啉；西佛

5、碱类；B二酮类；冠醚类；硫代氨基甲酸；偶氮胂III；二甲酚橙等，对于很多离子有更高选择性。问题：合成难，容量小，吸附多，解吸难。阴离子交换树脂上交换一些螯合剂成为螯合树脂（5）更主要的影响是化学因素影响：溶液中的化学条件：pH，络合剂等。改变pH，络合剂存在都严重改变DM，引入条件选择系数概念 ( ) nnxrMM LKMDQAM( )lglglglglg MxM LDKnQnAlglglg xKnQnA例：Cu2+在阳离子交换树脂交换2222CuRNaRCuNa,2.04CaNaxK2.0Q 1NaM时：lg0.310.3 221lg10.91MD D = 8.10.1NaM时：lg0.31

6、0.3 222.91MDD = 812抗衡离子浓度减小，DM加大如在络合剂存在时，DM变化更加巨大当有磺基水杨酸存在时：pH 5.0, Css=0.1 mol/L,lg()6.6ssH1lg9.5Cu2lg16.52121Cussss Na=1M212()()0.10.1199.4ss Hss H lg0.31 1.99720.32lg11.087MD 28.3 10MD在高酸度ss质子化,不掩蔽Cu, Cu定量交换; pH 5以上Cu被掩蔽,不能交换.对于阴离子交换平衡情况完全类似对于阴离子交换平衡情况完全类似 nnnRBLRLnB nnLxDK Q B如L有副反应时则() /nnLxL HDK Q Blglglglg LxDKnQnB例2：阴离子交换树脂分离HAC和三氯乙酸RClACRACClRClTRTCl1()/xL HDK Q ClpH 2.0 时422()4.5 10 (10 )4.5 10AC H320.17 1.24.5 104.5 100.1ACD()1 101.03T HH 2.3 1.226.81.03 0.1TD27.610.375.5427.614.410-246326.81.034.510-34.5102220.91.324.510-44.51031DT-ClpH()Ac HAC ClD()TAC H