离子交换分离法优秀课件.ppt
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1、离子交换分离法第1页,本讲稿共38页定义及特点定义及特点离子交换剂的种类和性质离子交换剂的种类和性质基本理论基本理论基本操作基本操作应用应用2第2页,本讲稿共38页 离子交换法是利用溶液通过离子交换剂(离子交换树离子交换法是利用溶液通过离子交换剂(离子交换树脂)时发生在溶液和离子交换剂之间的相同符号的离子交脂)时发生在溶液和离子交换剂之间的相同符号的离子交换作用而使离子分离的方法。换作用而使离子分离的方法。各种离子与离子交换树脂交换能力不同,被交换到树各种离子与离子交换树脂交换能力不同,被交换到树脂上的离子可选用适当的洗脱剂依次洗脱,从而达到分离脂上的离子可选用适当的洗脱剂依次洗脱,从而达到分
2、离目的目的 定义定义 第3页,本讲稿共38页(1 1)分离效率高)分离效率高 能用于带相反电荷离子分离,又能用于带相同能用于带相反电荷离子分离,又能用于带相同 电荷及性质相近离子的分离电荷及性质相近离子的分离(2 2)应用广)应用广 既可用于分离,又可用于富集,还可用高纯物既可用于分离,又可用于富集,还可用高纯物 制备及蛋白质、核酸、酶等生物活性物的纯化制备及蛋白质、核酸、酶等生物活性物的纯化(3 3)分离过程周期长、耗时多)分离过程周期长、耗时多 所以仅用于解决分析中较困难的分离问题所以仅用于解决分析中较困难的分离问题特点:特点:4第4页,本讲稿共38页 离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂
3、的结构离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物骨架骨架活性基团活性基团酚醛树脂酚醛树脂聚乙烯树脂聚乙烯树脂交联剂交联剂酸性基团酸性基团碱性基团碱性基团SO3HCOOHN+R3NR2Ion exchange resins特殊基团特殊基团5第5页,本讲稿共38页聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂聚合磺化交联剂交联作用活性基团R-SO3H+M+=R-SO3M +H+6第6页,本讲稿共38页离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类依据活性基团分类依据活性基团分类阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂螯合树脂螯合树脂两性交换树脂两
4、性交换树脂强酸型强酸型弱酸型弱酸型交换基为酸性,交换基为酸性,H+与阳与阳离子交换离子交换SO3HCOOHOHpH 2pH 6使用使用 pH 范围范围pH 10交换基为碱性,阴离子发交换基为碱性,阴离子发生交换生交换强碱型强碱型弱碱型弱碱型N+(CH3)3Cl-N+H3 OH-N+H2R OH-N+HR2 OH-pH 12pH 4含有特殊螯合基团的树脂含有特殊螯合基团的树脂电子交换树脂,含有氧化还原功能基团电子交换树脂,含有氧化还原功能基团7第7页,本讲稿共38页强碱型阴离子树脂弱酸型阳离子树脂弱碱型阴离子树脂8第8页,本讲稿共38页(1)交联度 交联度与交换容量交联度大,水胀性差,网眼小,交
5、换速度慢,选择性好,机械强度好。交联度小,水胀性好,网眼大,交换速度快,选择性差,机械强度差。一般交联度4%14%为宜交联度=交联剂用量/反应物总量100%树脂在合成中分子间相互连成网状结构称之“交联”第9页,本讲稿共38页(2)交换容量 树脂质量的重要指标取决于网状结构内所含活性基团数目全交换容量:理论值,为特征常数,不随条件变化;有效(工作)交换容量:实测值,与实验条件有关。定义:每克干树脂能交换的物质的量(mmol/g)10第10页,本讲稿共38页离子交换分离的理论离子交换分离的理论交换平衡交换平衡唐南理论唐南理论吸水吸水溶胀溶胀 树脂树脂弹性凝胶弹性凝胶电解质溶液电解质溶液半透膜半透膜
6、A+R-A+溶液中溶液中B+C-唐南排斥唐南排斥C-唐南入侵唐南入侵唐南理论唐南理论11第11页,本讲稿共38页离子交换动力学 与溶剂萃取相比,离子交换是在固相与液相之间完成,交换速度比较慢,对分离效率的影响较大。一般的离子交换过程有五个步骤:溶液离子向树脂表面扩散(膜扩散);离子通过树脂表面向内部扩散(颗粒扩散);“慢”树脂内进行离子交换(交换反应);已交换离子从树脂内部向外扩散(颗粒扩散);“慢”已交换离子由树脂表面向本体溶液扩散(膜扩散)。M-SO3HMH12第12页,本讲稿共38页离子交换树脂靠静电引力使离子进行交换,所以离子水合半径r,离子电荷Z,极化度等,均与亲和力有关。一般规律:
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