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第二章离子交换技术

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离子交换法ppt课件

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（氧化还原树脂，略）
第三节 离子交换动力学*
离子交换速度的影响因素：
• 1、树脂粒度：树脂粒度大，交换速度慢。 • 2、搅拌速度 • 3、树脂交联度：交联度大，交换速度低。 • 4、离子半径和离子价：离子每增加一个电荷，
交换速度下降一个数量级。 • 5、温度。 • 6、离子浓度：交换速度随离子浓度的上升而加
（五）其它离子交换树脂
• 2、选择性交换树脂
第八节 新型离子交换剂
磷酸型树脂（—PO3H2 ）
由丙烯酸甲酯与二乙烯苯经过氧苯甲酰催化聚合而成
如，Na+被树脂中的-COO-除去，而Cl –被季铵基除去。
二、影响树脂性能的几个因素 一、离子交换树脂的分类
应用：含重金属离子的废水
以交联的强碱性阴离子交换树脂为笼，以丙烯酸盐负离子在树脂内聚合生成线型聚合物作为蛇而得名。
These exchangers do not take up or lose protons with changing pH and so have no buffering capacity, remaining fully charged over a broad pH range.
Titration curves show the ion exchange capacity of strong ion exchangers Q and S. Approximately 5 ml of Q or S Sepharose Fast Flow are equilibrated in 1 M KCl and titrated with 0. 1 M NaOH.
（四）聚乙烯吡啶系离子交换树脂 载体：惰性的不溶性高分子固定骨架。
弱碱301树脂，同时含有伯、仲、叔胺，还含有少量季铵基团。 比如：蛋白质带正电荷还是负电荷？ （1） 物理处理：去杂，过筛。 一、离子交换树脂的分类 （一）大孔型离子交换树脂（macro porous ,MP） 改变溶液pH及离子强度： 第二节 离子交换树脂的结构和种类 影响离子交换选择性的因素：

离子交换PPT课件

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交换容量 表征活性基团的性能参数
每克干树脂所能交换的物质的量（mmol)。 决定于网状结构中活性基团的数目。 交换容量由实验测得
27
影响离子交换选择性的因素
水合离子半径：半径越小，亲和力越大； 离子化合价：高价离子易于被吸附； 溶液pH：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不
影响交换容量； 离子强度：越低越好； 有机溶剂：不利于吸附； 交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛
（可交换离子）
3
树脂的网络骨架
4
5
离子交换的分类
按活性基团分类，可分为阳离子交换树 脂(cation exchange)（含酸性基团）和 阴离子交换树脂(anion exchange)（含 碱性基团）。
具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴
6
7
常用的离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H （磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；
17
DEAE anion exchanger
18
离子交换纤维素具有开放性的支持骨架，大分 子能自由地进入和迅速地扩散，故对大分子的 吸附容量较大。
离子交换纤维素上交换基团引起大分子的变性，同时 它有较理想的回收率。
离子交换纤维素 树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳 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、二乙基氨基乙基 纤维素
16
CMC Cation Exchanger
*多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类
物质，亲水性强、交换空间大、对生物大分子 物质变性作用小。

离子交换工艺简介

离子交换工艺简介

离子交换工艺简介离子交换工艺简介离子交换工艺除盐化学交换，需要酸碱再生，其再生频率大，酸碱用量大，对周围的水和大气环境均有较大程度的影响。

下面店铺为大家整理了关于离子交换工艺的文章，一起来看看吧!1离子交换的基本原理水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。

其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。

离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型;按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

⑴离子交换树脂的构造是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。

活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

⑵基本性能①外观呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，②交联度指交联剂占树脂原料总重量的百分数。

对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为7%～10%.③含水率指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶胀性指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。

一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

⑤密度分为干真密度、湿真密度和湿视密度⑥交换容量是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。

分为全交换容量和工作交换容量。

⑦有效ph范围由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的ph值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。

第二章 离子交换色谱

第二章 离子交换色谱

分离柱长度
分离柱的长度影响理论塔板数（即柱效）。若两支 分离柱串联，得到分离效率的增加将导致相似保留特 性的离子之间较好的分离，同时保留时间也增加。
分离柱的长度也影响柱子的交换容量。当样品中被 测离子的浓度远小于其他离子的浓度时，推荐用长分 离柱以增加柱容量。
（2）固定相
固定相—分离的核心
• • • • 不同分离模式所采用的固定相不同； 最常用固定相是离子交换剂（树酯）； 载体（基质）与功能基团； 固定离子与可交换离子。
固定相组成
阴离子交换剂类型
强碱型：季胺基（-N+(CH3)3OH-）
弱碱型：伯、仲、叔胺基
（3）淋洗液
抑制型电导检测阴离子交换色谱常用淋洗液
淋洗剂 Na2B4O7 NaOH 抑制产物 H3BO3 H2O 淋洗强度 很弱 弱
NaHCO3
NaHCO3 + Na2CO3 H2NCH(R)COOH + NaOH
Column: Eluent: Eluent Source: Temperature: Flow Rate: Inj. Volume: Detection: IonPac CG16, CS16 (5 mm) 26 mM Methanesulfonic acid EG40 30 °C 1.5 mL/min 10 µL Suppressed Conductivity CSRS®-ULTRA AutoSuppression® recycle mode 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lithium <0.2 mg/L (ppm) Sodium 200 Ammonium 0.03 Potassium 0.5 Magnesium 8.0 Calcium 20
第二章 离子交换色谱

离子交换培训资料 ppt课件

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投入运行。
交换器经过多周期运行后，下部树脂层也会受到一定程度的污染，必须定期对
整个树脂层进行大反洗，大反洗前先进行小反洗，在大反洗时流量应由小到大，逐
步增大。
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运行时的技术经济指标
离子交换器的运行中技术经济指标有交换器的出水水质，工作交换容量和相应的 再生剂 比耗，周期制水量及再生过程中消耗水量。
在实际运行时，交换树脂分为几个区域， 上层全部转为B型树脂，是失效层。 失效层的下一个区域为工作层， 水经过工作层时，离子交换反应就在这一层进行， 在这一层中的树脂是A型和B型的混合物， 随着交换的进行，工作层树脂被B离子饱和， 也就是说工作层变成了失效层，工作层又下移到下 一区域， 可见交换柱中的工作层是自上而下不断 移动的。
如果保护层厚度大，则交换柱的工作交换容量就小；反之，交换柱的工作交换容量就大。
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二 一级除盐系统
一级化学除盐系统由阳离子交换器、除碳器和阴离子交换 器所组成，其组合方式分为单元制和母管制。
单元制
H
C
OH
H
母管制
H H H
C
OH
OH C
OH
图3 一级复床除盐系统 1—阳床水泵； 2—强酸性H型阳离子交换器； 3—除碳器；
图4 交换器中离子分布情况 (a)开始进水时 (b)交换器失效时
开始通水正洗时随水的不断通入，水质越来越好。因
而电导率、酸度、钠离子快速下降（a点前）。在ab
为稳定制水过程，b点后树脂开始失效。此时水中钠增
加，氢离子减少而氢氧根增加，使酸度下降，电导率
下降。
离子交换培训资料
a
b
图5 强酸H型阳离子交 换 器典型出水曲线

第四节 离子交换层析(第二章)

第四节 离子交换层析(第二章)

1、原理
生物大分子如蛋白质、核酸等多价电解质有不 同的分子大小及电荷排列方式。离子交换剂是通 过化学键合的方法向惰性支持物上连接可解离的 化学基团后的产物。可人为选择性地使其带有正 电荷或负电荷。当在一定pH下净电荷为负的蛋白 质分子可通过静电键结合到带正电荷的离子交换 剂(称为阴离子交换剂)上；反之，称为阳离子交 换剂。 大分子依其与离子交换剂亲和力的不同， 而在以不同牢度被吸附于离子交换剂，通过改变 离子强度或(和)pH使大分子再从离子交换剂上先 后被洗脱下来。
最高分辨率，细 颗粒，小制备量 (g/run, mg/run).
高分辨率，中等颗 粒度(30-40 m)。 可以扩大制备量。 一般分辨率，较大 制备量，较大颗 粒度(60-90 m)。 低分辨率，快速大 容量，大颗粒度 (90-200 m)
最高分辨率，细 颗粒，小制备量 (g/run, mg/run).
脱液的离子强度和pH值，这样各种氨基酸将以不 同的速度被洗脱下来，可以进行分离鉴定。全自 动氨基酸分析仪就是采用这种原理制成。
3)分离纯化生物大分子物质 离子交换层析是依据物质的带电性质的不 同来进行分离纯化的，是分离纯化蛋白质等生物 大分子的一种重要手段。
由于生物样品的复杂性，一般很难只经过一次 离子交换层析就达到高纯度，往往要与其它分离 方法结合使用。 使用离子交换层析分离样品要充分利用其 按带电性质来分离的特性，只要选择合适的条件， 通过离子交换层析可以得到较满意的分离效果。
6）样品的浓缩、脱盐 离子交换层析得到的样品往往盐的质量分 数较高，而且体积较大，样品质量分数较低。所以 一般离子交换层析得到的样品要进行浓缩、脱盐处 理。
柱层析装置：
层析柱、部分收集器、磁力搅拌器、恒流泵、检测器

最新离子交换原理课件PPT

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▪ 树脂的交联度：交联度越高，选择性增加 ▪ 强酸(碱)、弱酸碱树脂的交换
4 溶液的温度和pH
▪ 温度升高，K值增大，离子和固定基团交换势增大。 ▪ pH值： 影响某些离子的存在状态，
Cr2O72-+OH-=2CrO42-+H+
影响弱酸、碱树脂固定基团的电离。
四、离子交换速度
(一) 交换过程
外 扩 散 薄膜扩散 内 扩 散
✓ 弱碱性阴离子交换树脂OH- ﹥ SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ HCO3﹥ HSiO3-
三、树脂的选择
根据处理对象选择对应类型的树脂。
注意离子在水中的存在状态，如Cr6+ 在废水中的 存在形式为 CrO42- 或 Cr2O72-。
第二节 离子交换原理
一、离子交换反应
⇌ b(R—A)a++aBb+
化学性能
❖ （三）选择性 ❖ 对水中各种离子的交换能力不同 ❖ 一般选择性顺序分别为：
✓ 强酸性阳离子交换树脂Fe3+﹥Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+ ﹥ H+
✓ 弱酸性阳离子交换树脂H+ ﹥ Fe3+ ﹥ Al3+ ﹥ Ca2+ ﹥ Mg2+ ﹥ K+ ﹥ Na+
✓ 强碱性阴离子交换树脂SO42- ﹥ NO3- ﹥ Cl- ﹥ OH- ﹥ F- ﹥ HCO3- ﹥ HSiO3-
3．移动床：再生液向下流，水流向上流的方式 适用：处理水量稳定，且不间断运行
⑵ 出水水质
❖ 连续式离子交换器工作过程
固定床离子交换器的缺点：树脂不 能边饱和边再生，树脂层厚度比交 换区厚度大得多；再生和冲洗时必 须停止交换。为了克服上述缺陷， 发展了连续式离子交换设备，包括 移动床和流动床。

【3】第二章 水的物理化学处理方法(3)

【3】第二章 水的物理化学处理方法(3)
软化 Na＋型阳离子交换柱
除盐
H＋型阳离子交换柱 OH－型阳离子交换柱
6、离子交换法在处理工业废水中的应用
离子交换法近年来被广泛地应用于回收工业废 水中的有用物质和去除有毒物质。
【1】处理含铬废水 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和 Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的 三价铬。经预处理后，可用阳树脂去除三价铬离子和其 他阳离子，用阴树脂去除六价铬离子，并可回收铬酸， 实现废水在生产中的循环使用。
再生剂的选择
• 强酸性阳离子交换树脂可用HCl或H2SO4等强酸及
NaCl、Na2SO4等再生。
• 弱酸性阳离子树脂可以用HCl、H2SO4等再生。
• 强碱性阴离子交换树脂可用NaOH等类强碱及NaCl
再生，
• 弱碱性阴离子树脂可以用NaOH、Na2CO3、
NaHCO3等再生。
5、离子交换法在给水处理中的应用
环 境 工 程 学
第二章 水的物理化学处理方法
水中的杂质：ห้องสมุดไป่ตู้
粗大颗粒物质：格栅、筛网、沉砂 按颗粒的大小 悬浮物质和胶体物质：沉淀、混凝 溶解性物质
第二章 水的物理化学处理方法
第三节 水中溶解物质的去除
一、水的软化和除盐
二、离子交换法
三、吸附法
四、膜分离技术
第三节 水中溶解物质的去除
天然水体 阳离子 阴离子 溶解气体 Ca2+、Mg2+、Na+、K+ CO32-、HCO3- 、SO42-、ClO2、CO2
3、水质对树脂交换能力的影响
1）悬浮物和油脂
• 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树 脂颗粒，都会使交换能力下降。因此当这些物质 含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有过 滤、吸附等。

苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂-济南大学化学化工学院

苯乙烯体系强酸性阳离子交换树脂-济南大学化学化工学院

CH2
CH
CH2
CH
. CH
CH2
CH2
CH
SO3H
SO3H
SO3H
为了改进离子交换树脂的耐热性，人们合成下述结构 的树脂
R OH Cu2Cl2 O2 CH3 R
(
CH3
O )n
Cl2
R
(
O n CH3 Cl
)
接上功能基团
问：为何此类树脂耐热性高？
四、离子交换树脂的应用： （一）水处理

问：此反应的机理。

缩合体系强酸性阳离子交换树脂
OH H 2 SO 4 OH HCHO SO 3H OH OH SO 3H
CH2 SO 3H
ONa Na 2 SO 4 HCHO
ONa CH2
ONa CH2 SO 3 Na
（二）弱酸性阳离子交换树脂

此类大部分以—COOH为功能基，此外还有
O O AsO3H OH P OH OH As OH
OCH 3
CH2 HCHO CH3O CH3O CH2 + P OCH3 CH3
实例 强碱基树脂的制备

在三口瓶中加入15g氯甲基化的聚苯乙烯树脂, 用100mL二甲基甲酰胺(DMF)溶胀,然后加入2.2倍量 的三甲胺,于40～45℃搅拌反应10 h,过滤后用大量 水洗至中性,然后用1mol/L的盐酸洗涤,水洗至中性, 再用1mol/L的NaOH溶液洗至无Cl-,最后用水洗至流 出的水酚酞不变色。


2、阴离子交换树脂

〈1〉 强碱性（聚苯乙烯系） 交换基： + N X P+ X 季胺 叔胺 N R
R

〈2〉 弱碱性（聚苯乙烯系） 交换基：氨基—NH2

离子交换技术

离子交换技术
操作条件
操作条件如流速、温度等也会影响离子交换过程，需要根据实际 情况进行调整。
离子交换过程的动力学模型
扩散过程
在离子交换过程中，离子的扩散速度 是影响整个过程的重要因素之一。扩 散速度越快，离子越容易到达离子交 换剂的表面，从而进行交换反应。
反应过程
反应过程是离子交换过程中的另一个 重要因素。反应速度越快，离子越容 易与离子交换剂发生交换反应，从而 提高整个过程的效率。
使用方法
02
将离子交换剂填充在交换柱中，通过循环或静态方式进行离子
交换。
注意事项
03
注意离子交换剂的使用寿命，及时更换或再生。
离子交换剂的再生与处理
再生方法
通过化学反应或电化学反应使失效的离子交换剂恢复 交换能力。
处理方式
对失效的离子交换剂进行清洗、破碎、再加工等处理 ，以回收和再利用资源。
再生剂
用于离子交换剂再生的化学试剂，如酸、碱、盐等。
03
离子交换过程
离子交换过程的基本步骤
离子交换剂的预处理
对离子交换剂进行预处理，包括清洗、再生和活化等步骤，以确保其 性能和寿命。
离子交换剂的装填
将预处理后的离子交换剂装填到离子交换柱中，以便进行后续的离子 交换过程。
溶液的通过
将待处理的溶液通过离子交换柱，与离子交换剂进行离子交换反应。
提高离子交换技术的效率与效果的方法
优化工艺参数
通过实验研究，优化离子交换技术的工艺参数，如流速、溶液浓度 等，提高吸附效果和分离效率。
使用复合离子交换剂
研发新型复合离子交换剂，提高其对特定离子的吸附能力和选择性 。
强化再生过程
通过改进再生工艺和优化再生条件，提高离子交换剂的再生效率和 重复使用性能。

离子交换法专业知识讲义

离子交换法专业知识讲义
多环节化学反应中，反应速度由慢环节旳速度控制。
总结：
离子互换过程中，化学反应由树脂盐之间旳化学电位差决定， 速度快，除极个别情况外，化学反应多是快环节，一般不是 控制环节，扩散才是控制环节。 详细是内扩散还是外扩散哪一环节，是由操作条件决定，而 且伴随操作条件旳变化而变化。
例如：流相流动速度快，或搅拌剧烈，树脂颗粒大，吸附弱，浓度稀， 外扩散速度就快，内扩散速度慢，内扩散成为控制环节；
（2）树脂应有一定交联度
例如 ：大分子物质要选择交联度低旳某些树脂；而小分子物质要选 择高交联度旳树脂。
注意： 交联度太小，会影响树脂旳选择性，树脂旳机械强度也较低，轻易 破碎，造成树脂旳破碎流失。
交联度选择原则： 在不影响互换容量旳条件下，尽量提升交联度。
二、操作条件旳控制
（1）互换条件旳控制
盐析结晶
盐析结晶：向溶液中加入某些物质，以降低溶质在 原溶剂中旳溶解度，产生过饱和度旳措施。
盐析剂旳要求：能溶解于原溶液中旳溶剂，但不（ 极少）溶解被结晶旳溶质，而且溶剂与盐析剂旳混 合物易于分离(用蒸馏法)。
NaCl是一种常用旳盐析剂，如在联合制碱法中，向 低温旳饱和氯化铵母液中加入NaCl，利用同离子效 应，使母液中旳氯化铵尽量多地结晶出来，以提升 结晶收率。
缺陷：不一定能找到合适旳树脂，生产周期 长，生产过程中pH值变化较大。
离子互换树脂
离子互换树脂是人工合成旳不溶于酸、 碱和有机溶剂旳高分子聚合物，它旳化学 性质稳定，并具有离子互换能力。 构成：
骨架: 一般用R表达（保持树脂不溶性和化学稳定 性) 活性离子（可互换旳离子，H+、OH-）（与外界离 子互换或吸附） 通式：R-活性基团
氧化还原
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系

离子交换教学培训PPT 离子交换概论

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2、制备离子交换树脂的方法： （1）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基团。
将白球用硫酸磺 化，得到阳离子 交换树脂。
将白球氯甲基化和 胺化，得到阴离子 交换树脂。
磺酸型阳离子交换树脂
（2）直接聚合有机电解质 该法制备的树脂质量均匀。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共 聚而成羧酸型弱酸性阳树脂。
3、离子交换树脂的书写方法：
R-SO3Na + HCl R NCl + NaOH
R-COONa + HCl R－NH3Cl + NaOH
中性盐 的分解 能力
3.选择性 在常温和稀溶液中，选择性大小遵循下列规律： 离子价数越高，选择性越好。 原子序数越大，选择性越好。
强酸性 Fe3+﹥Al3+﹥Ca2+﹥Mg2+﹥Na+﹥H+ ﹥Li+ 弱酸性 H+﹥Fe3+﹥Al3+﹥Ca2+﹥ Mg2+﹥Na+﹥Li+ 强碱性 SO42-﹥NO3-﹥Cl-﹥OH-﹥F-﹥HCO3-﹥HSiO3-
（5）含水率 含水率 = 溶胀水重/（干树脂重+溶胀水重） 其值一般在50%左右.在贮存树脂时,冬季应注意防冻.
（6）溶胀性 树脂的交联度越大，其溶胀率越小； 活性基团越易离解，其溶胀率越大； 交换容量越大，其溶胀率越大； 溶液浓度，溶液中离子浓度越大，其溶胀率越小； 可交换离子价数越高，其溶胀率越小。 溶胀率 = 溶胀前后体积差/溶胀前体积
（4）密度： （a）湿真密度 在水中充分溶胀后的真密度（不包括颗粒孔 隙体积）。 湿真密度 = 湿树脂质量/湿树脂颗粒体积（g/mL） 其值一般为1.04～1.30g/mL。 一般阳树脂﹥阴树脂，强型的﹥弱型的。对交换器反洗强度的 确定、混合床树脂的选择等具有重要意义。 （b）湿视密度 在水中溶胀后的堆积密度。 湿视密度 = 湿树脂质量/湿树脂堆积体积（g/mL） 此值一般为0.60～0.85g/mL。在设计交换器时，用它来计算树 脂的用量。

离子交换技术主要内容

离子交换技术主要内容
不足： （1）.耗用等当量的药品（实际上大于）。 （2）.生产中辅助时间较长。
2020/8/19
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三、离子交换的应用领域
最适宜分离提取稀溶液中的贵重金属离子。浓度 可低于500mg/L. 1. 水处理：软化水，除Ca2+、 Mg2+ 、CI－、SO42- 、
SiO32－、CO32－等。 2. 废液处理：三废处理。 3. 脱盐、制高纯水。 4. 生物、食品、化工、冶金以及定量分析、催化等。
因此，小白球是离子交换树脂结构的基础构 架。
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• 1.高分子本体：可由苯乙烯、聚苯乙烯、甲基苯 烯酸聚合物等有机物聚合而成。
• 2、交联剂：在聚合链当中起联接搭桥作用的物质， 它使树脂中的高分子链成为一种三维网状结构。
• (如：二乙烯苯。是以具有双键的单体或带有两个 以上双键的单体在引发剂的作用下，在含有分散 剂的水介质中，加热搅拌制得。)
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交联度：是交联剂加入的重量占树脂总重量的百分数。 一般8%－12%。
• 改变交联度的大小可调节树脂的物化性质。
•
不同交联度的树脂其含水量不同。
如：交联度8%的每克干树脂其含水量约4克
•
――12%―――――――――――1克
•
＊树脂吸水、膨胀
• 当 渗透压＝收缩压（高分子骨架产生）时达到平衡
弱酸性阳离子树脂的交换容量，像弱碱性阴离于树脂一样 都与溶液的pH条件有关。溶液pH值越高弱酸性树脂的交 换容量也越高。
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I型与Ⅱ型比较：
I型 强碱树脂的碱度强于Ⅱ型树脂。
对于SiO32-、HCO3-、CO32-，、BO32-等弱酸 能起作用； 耐热性、抗氧化性、强度、抗污染能力与寿命皆 优于Ⅱ型。 Ⅱ型树脂对SiO32-的作用要差，对于比乙酸更弱的 酸则不起作用。但再生效率却高于I型，不需要 过量再生剂。
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2、弱酸性阳离子交换树脂
含有弱酸性基团，如-COOH、-OH，能在溶液中部 分离解出H+而呈弱酸性。 RCOOH RCOO-+H+ 电离程度受溶液pH变化的影响，应用范围受到限制。 例如：-COOH -OH
含有 - COOH 的树脂，母体有芳香族和脂肪族两种。
脂肪族类型中用甲基丙烯酸和二乙烯基苯聚合的较多。 芳香族类型的用二羟基苯酸和甲醛聚合的较多。国产 树脂中弱酸l0l × l28（上海树脂厂#724）、弱酸性 #10l（南开大学树脂厂）和国外产品Ambertite IRC-50、 Wofatit C、Zerolit 226都属于弱酸性阳离子交换树脂。
第二章 离子交换分离技术
离子交换：属于吸附分离的一种，利用离子交换 剂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷 差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗 脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。 离子交换技术长期以来用于水的处理、食品、生 物制品的提取精制及金属的回收等。在生物工业中， 离子交换广泛用于抗生素、氨基酸、有机酸等工业生 产中。 离子交换分离法用于提纯各种生物活性物质具有 成本低、工艺操作方便、提炼效率高、设备结构简单、 节约有机溶剂等优点；但其缺点是难于找到合适的离 子交换剂，再就是生产周期长、生产过程中pH变化较 大。
举例：
1、 RSO3H+Na+ 2、 RSO3Na+H+
RSO3Na+H+ RSO3H+Na+
交换（吸附） 再生
1中，磺酸树脂对溶液中的钠离子进行吸附，当溶 液中的钠离子浓度较大时，可以将磺酸树脂上的氢离子 交换下来。当氢离子全部被钠离子取代后，树脂处于饱 和状态，不能再进行交换，此时换用换用浓度较高的酸， 可以用氢离子将钠离子交换下来，即2，可以称之为钠 离子的洗脱，也可以称为树脂柱的再生。
常用强酸性阳离子交换树脂：
聚苯乙烯强酸型树脂： 一般为黑褐色，是最常用的强酸性阳离子交换树脂， 以苯乙烯为单位，向上下左右延伸的网状结构是它的母 体。母体上连结许多—SO3H。
特性：这种树脂很稳定，使用得当，经过几百次交换，
交换当量也改变不大。对各种试剂也较稳定，如较长 时间浸在5%氢氧化钠、0.1%高锰酸钾、过氧化氢水溶 液、0.1M硝酸中也不会改变性能。不溶于水和一般有 机溶剂，耐热性也比其他树脂好，必要时可以在沸水 浴上l00℃左右处理。

第一节 离子交换原理
离子交换原理：离子交换剂上的活性离子在水溶液中
发生解离，并可在较大的范围内自由移动，从而扩散 到溶液中；同时，溶液中的同类型离子也能从溶液中 扩散到离子交换剂的网格或孔内。当两种离子存在浓 度差时，就会产生一种交换的推动力，使它们之间发 生可逆的交换作用。 浓度差越大，推动力越大，交换速度越快。
3、强碱性阴离子交换树脂
含有强碱性基团，如-NR3OH（季铵盐），能在溶 液中离解出OH-而呈强碱性。 RNR3OH RNR3++OH电离程度不受溶液pH变化的影响，在pH 1~14范围 内均能进行离子交换反应。
树脂的母体和苯乙烯强酸性树脂相同，区别在于母体
上连结有季铵。
这种强碱性树脂对酸、碱和有机溶剂比较稳定，但在

ห้องสมุดไป่ตู้二节 离子交换剂
离子交换剂是一类能与其他物质发生离子交换的 物质，分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，有机 离子交换剂是一种合成材料，又称离子交换树脂。 离子交换树脂是一种不溶于酸、碱、有机溶剂的 固态高分子材料，化学性质稳定，其巨大的分子可以 分成两部分：一部分是不能移动的多价高分子基团， 构成树脂的骨架；另一部分是可移动的离子，称为活 性离子，在水溶液中可以发生解离，能与溶液中的同 类型离子发生可逆交换。
浓硝酸中不稳定、耐热性较差。

离子交换平衡
一般来讲，离子交换过程是按照化学上物质的量 关系来进行的，即： An++n（R-SO3）B = n B++（R-SO3）n A 1/z1 A1+1/z2 A`2 = 1/z1 A`1+1/z2 A2

离子交换的推动力是两种离子之间的浓度差，当 浓度差消失后，交换的推动力随之消失，则交换结束。 由于受到温度、pH、离子种类及强度等的影响， 交换结束的点并不恒定，这也为我们进行分离操作（吸 附与洗脱）创造了可能。 离子交换平衡：如果A1、A2都是无机离子，则 (m11/z1)/(m21/z2)=K· (c11/z1)/(c21/z2) 式中：m-树脂上离子浓度（含量） c-溶液中离子浓度 K-离子交换常数，与树脂、离子种类性质等有关， 反映了树脂对离子的选择性和交换容量

但当溶液中离子为有机大分子离子时，方程式要 进行修正： (m11/z1)/(（m-m1）1/z2)=K· (c11/z1)/(c21/z2) m-树脂的交换容量 原因：存在假平衡现象 假平衡现象： （1）树脂上活性中心排列过密，以致于其中一部 分被有机大分子遮住，不能进行交换； （2）有机大分子在树脂内部扩散较慢，导致平衡 误判。

树脂骨架
一、离子交换树脂的分类
根据活性离子，离交树脂可分为阳离子与阴离子交 换树脂；而进一步根据树脂骨架，又可分为强酸性阳离 子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交 换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。
1、强酸性阳离子交换树脂
含有强酸性基团，如-SO3H，能在溶液中离解出H+ 而呈强酸性。 RSO3H RSO3-+H+ 电离程度不受溶液pH变化的影响，在pH 1~14范围 内均能进行离子交换反应。
酚磺酸型树脂： 是在聚乙烯树脂出现以前就被广泛应用的强酸性树 脂，可以用对羟基苯磺酸和甲醛缩合而成。

国产树脂中华东强酸阳42和国外产品Amberlite IR-100、IR-105、Dowex30、Zerolit215、Zeo Karb215、 wofatit K 、wofatit KS都属于这种。这种树脂一般为黑 色，交换量比苯乙烯树脂小，遇碱或氧化剂时，性能 易变化。在不同pH的碱性溶液中离子交换的作用不同， 因为有以上缺点，故应用范围较小。