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第三章 离子交换分离法..

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离子交换分离法ppt课件

离子交换分离法ppt课件
纤维交换剂 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
萃淋树脂
有机高分子大孔结构与 萃取剂的共聚物型树脂
— SO 3H — COOH 或 — OH
1— 14 6— 14
季 铵 碱 — N (C H 3)+O H 伯胺、仲胺或叔胺
0— 12 0— 9
— C H 2— N (C H 2C O O H ） 2
含氧化或还原基团
1
一、离子交换剂的种类和性质 1、离子交换剂的种类 无机离子交换剂： （1）天然沸石：交换容量小，使用pH值范围窄 （2）高价金属磷酸盐、高价金属水合氧化物 有机离子交换剂——即离子交换树脂 离子交换树脂：是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物， 网状结构的骨架部分一般很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。 在网的各处都有许多可被交换的活性基团。
La3+＞Ce3+＞Pr3+＞Nd3+＞Sm3+＞Eu3+＞Gd3+＞Tb3+＞Dy3+＞ Y3+＞Ho3+ ＞Er3+＞Tm3+ ＞Yb3+＞Lu3+＞Sc3+ 2、弱酸型阳离子交换树脂
解：干树脂（强酸型）与Na+交换，剩余NaOH用HCl滴定
(cV）NaOH(c 交换容量＝
V)HCl12050
m树脂(g)
0.11000.112.5100

25 5(mmo.gl1)
1
阳离子交换树脂： 交换容cN 量 aOVH ＝ NaOHcHCV lHCl
干树脂(g质 ) 量
练习：称取某OH-型阴离子交换树脂1.00 g置于锥形瓶中,加入
2
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3
有机离子交换剂分类
分类

离子交换分离法

离子交换分离法

• 交联度和交换容量
a．交联度： • 树脂中所含交联剂(如二乙烯苯)的质量百分率，就是树脂的交联度。 • 树脂的交联度小，则对水的溶胀性能好，网眼大，交换反应速度快； 交换的选择性差；机械强度也差。 • 树脂的交联度一般4％一14％为宜。 b. 交换容量 ： • 交换容量是指每克干树脂所能交换的物质的量 (mmol/g)，一般树脂的 交换容量位3—6 m mol /g。 • 它决定于树脂网状结构内所含活性基团的数目。 • 交换容量可以用实验的方法测得。 • 弱酸性或弱碱性交换树脂的交换容量与pH值有关
下叶
上叶
离子交换分离法 / 洗脱(淋洗)过程
• 洗脱(淋洗)过程： 将交换到树脂上的离子，用洗脱剂(或淋洗剂)置换 下来的过程，是交换过程的逆过程。 • 洗脱曲线(淋洗曲线)： 以流出液中该离子浓度为纵坐标，洗脱液体积为 横坐标作图，可得到洗脱曲线。 • 几种离子同时被交换在柱上，洗脱过程也就是分 离过程： 亲和力小的离子先被洗脱而亲和力最大的离子后 被洗脱。
下叶
上叶
离子交换分离法 / 离子交换色谱法
• Li+，Na+，K+的分离：
（1）含有Li+，Na+，K+的混合溶液通过强酸型阳 离子交换树脂柱，三种离子都被树脂吸附。 （2）用0.1mol/L的HCl淋洗，三种离子都被洗脱。 （3）根据树脂对这三种离子亲和力的不同，淋洗曲 线见下页图。 （4）将洗脱下来的Li+，Na+，K+分别用容器收集 后进行测定。
下叶
上叶
离子交换分离法 / 离子交换树脂
• 螯合离子交换树脂
• 树脂含有特殊的活性基团，可与某些金属离子形成螯合物， 适用于分离富集金属离子或某些有机化合物 • 树脂的特点是选择性高 • 交换容量低 • 制备难度大，成本高

离子交换分离法(一)

离子交换分离法(一)

离子交换分离法（一）离子交换分别(ionexchangeseparation)是利用离子交换剂与试液中的离子之间发生交换作用举行分别的办法，是分析化学中重要的分别办法之一。

离子交换分别法的分别效果很高，常用于富集微量的元素、除去干扰元素以及分别性质相近的元素等，还可以用来制备纯化去离子水。

但离子交换分别操作较棘手，周期较长。

离子交换剂的种类无数，主要分为无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类。

目前分析化学中应用较多的是有机离子交换剂，即离子交换树脂(ionexchangeresin)。

一、离子交换树脂及其性能 1．离子交换树脂的种类与结构 (1)离子交换树脂的种类离子交换树脂是一种具有网状结构的高分子聚合物，性质稳定，难溶于普通溶剂。

树脂网状结构的骨架上带有活性基团(交换基团)，可以与溶液中的离子发生交换。

依所含可交换的活性基团及其酸碱性强弱的不同，离子交换树脂可以分成以下四类：阳离子交换树脂{嚣篙藿嚣喜季萎曩藉誓阴离子交换树脂{雾蓑篆器霎季篓曩署鉴阳离子交换树脂带有酸性的活性基团，其中的阳离子可被溶液中的阳离子所交换，假如活性基团是强酸性的一S03H，则R—SO3H树脂为强酸性阳离子交换树脂；假如活性基团是一COOH和一OH等弱酸性基团，则RCOOH和ROH为弱酸性阳离子交换树脂。

阴离子交换树脂带有碱性的活性基团，其中的阴离子可被溶液中的阴离子所交换，假如碱性的活性基团是季铵基闭=N一，如R—N(CH3)3OH，则为强碱性阴离子交换树脂；假如活性基团是其他碱性较弱的氨基如R—NH2等，则为弱碱性阴离子交换树脂： (2)离子交换树脂的结构以常用的聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂为例。

这类树脂是一种由苯乙烯和二乙烯苯经聚合和磺化而成的带有一SO3H的高聚物。

从图20—3所示的结构可以看出，在高聚物中有无数长的碳链，而碳链之间又通过苯环相连，形成了网状结构。

其中的磺酸基一SO3H是离子交换树脂中的活性基团，溶液中的阳离子可以蔓延到网状结构的内部，同活性基团中的H+举行交换。

第三章-离子交换分离法

第三章-离子交换分离法
第三章 离子交换分离法
第一节 概述
一、离子交换法的发展概况
利用离子交换剂来分离和提纯物质的方法称为离子交换法。此法用于工业生产是 从1944年合成了聚苯乙烯类树脂后才发展起来的，但离子交换现象却很早就被人 们发现和利用。例如，十九世纪中叶（1850年），二个英国化学家将(NH4)2SO4 放入土壤，就会被土壤吸收而再也不能用水洗出，后被证明这也是一种离子交换 现象，即：
• 2、树脂的基本性能
• ⑴物理性能
• ①外形和粒度
• 树脂一般为球型，颜色有黄、白、黑、褐等，是半透明或不透明的颗粒。有 些树脂在吸附了某种有色离子后，会呈现出不同的颜色，因此我们有时能根 据树脂颜色的变化来观察交换情况。
• 粒度常用充分溶胀后的湿树脂，通过筛孔目数来表示。
• 筛孔目数是指一英寸距离内所具有的孔的数目。如一英寸内有40孔，就是40 目，能通过的筛孔数愈大，表示树脂愈细。
• 该法首先将待分离的混合物流过交换柱，使其全部吸附到树脂上，该交换 柱称为吸附柱，然后用水洗去吸附柱中残留的溶液，使吸附柱与另一离子 交换柱连接，后者称为分离柱。使用适当的淋洗剂顺序流过此二根柱，使 吸附在吸附柱上的离子逐渐移向分离柱，经过不断的淋洗，使各种离子在 分离柱上，按吸附能力的不同，及对络合剂络合能力的不同，依次形成不 同的离子吸附带。因离子具有不同的颜色，所以在分离柱上形成不同的色 带，故称之为色层。再继续淋洗，使不同色带的离子在分离柱上依次被洗 出，将流出液按先后顺序分份收集，即可得到含纯组分的溶液。
• 分别用符号 Cl 、OH 、 SO 4 表示，Cl 、 SO 4 称为盐型。
• 按树脂物理结构分类，可分为三种类型：
• ①凝胶型离子交换树脂：外观透明的均相高分子凝胶结构，其间只有凝胶孔， 即网眼，没有毛细孔存在，交换反应是离子通过网眼扩散到活性基团附近进 行的，网眼孔的大小取决于交联度，故此类树脂交联度的大小对树脂性能起 着很大作用。

离子交换分离技术

离子交换分离技术
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。
2021/8/31
25
1．强、弱酸型阳离子交换树脂的亲和力
强酸型
a. 不同价态离子，电荷越高，亲和力越大。
例如：Na+＜Ca2+＜Al3+＜Th（IV）
b. 当离子价态相同时．亲和力随着水合离子半径减小 而增大。
4mol·L-1HCl 淋洗
Co2+
流出液: Mn2+
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有机离子交换剂
表 4—1 有机离子交换剂分类
分类
功能基团
使用 pH 范围
凝 阳 离 子 交 强酸性阳离子交换树脂
胶 换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
型 阴 离 于 交 强碱性阴离子交换树脂
树 换树脂
弱碱性阴离子交换树脂
脂 螯合（离子交换）树脂
弱酸性或弱碱性交换树脂的交换容量与pH值有关
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三. 离子交换树脂的亲合能力
总原则
1．强、弱酸型阳离子交换树脂的亲和力 2．强、弱碱型阴离子交换树脂的亲和力
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总原则：
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。
树脂的交联度小，则对水的溶胀性能好，网眼大， 交换反应速度快；交换的选择性差；机械强度也差。
树脂的交联度一般4％一14％为宜。
b. 交换容量 ：
交换容量是指每克干树脂所能交换的物质的量 (mmol/g)，一般树脂的交换容量位3—6mmol /g。

离子交换分离方法PPT优质课件

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2 强碱性 离子交换反应位置
样品溶液与树脂相发生相对移动。
固定离子（惰性离子） 离子交换分离法采用离子交换剂的一种分离技术。
离子交换反应的选择性主要由离子与树脂的亲合力大小决定
与载体牢固结合，不能自 由移动的离子。
反离子（可交换离子）
阳离子交换树脂结构模型
离子交换树脂的结构
离子交换H等强酸基团 三维网状空间结构，载体不参与离子交换反应。
离子交换树脂的物理性能
颜色 苯乙烯系—黄色；其他—赤褐色、黑色。
形状 球型颗粒，要求圆球率90％以上
粒度 分离用树脂粒径通常为数百微米；
要求粒径分布范围窄。
密度
湿视密度—单位视体积（树脂本身的体积与颗粒间隙 体积之和）内紧密无规排列的湿态离子交换树脂的质量。
湿真密度—单位真体积（仅包括树脂本身的体积）内 湿态离子交换树脂的质量。
后来又合成了性能良好的聚苯乙烯系和聚丙烯酸系的离 子交换树脂；
离子交换分离成为低能耗、高效率的分离技术。
5.1 离子交换分离法及其特点
(4) 20世纪60年代以后，离子交换树脂的合成与离子交换分 离技术取得了突飞猛进的发展
R.Kunin等合成了一系列大孔离子交换树脂，该类树脂的 多孔结构兼具离子交换和吸附两种功能。
合成了高分子材料聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱性阴离子交换树脂；
弱酸性>强酸性>弱碱性>强碱性 强碱性阴离子交换树脂的最高使用温度通常在40－60 C，稳定性最高的弱酸性树脂虽说在接近200 不宜超过100 C。 (3) 1945年，美国人 Alelio合成聚苯乙烯阳离子交换树脂 RNH2Cl ＋ H2O RNH2OH ＋ HCl 代号 分类名称
离子交换树脂的化学性能

第三篇 离子交换分离法


（2）含水量 • 将树脂放在水中，使其吸附水分达到平衡，然后用离心 法在规定的转速和时间内除去外部水分，得到含平衡水 的湿树脂，然后在1050C下烘干，比较烘干前后重量的 变化，得到平衡水含量占湿树脂的重量百分数，此为含 水量。 • 含水量是一定类型树脂的固有性质，与树脂的类型、结 构、酸碱度、交联度、交换容量、离子型态等有关。通 常大孔树脂含水量比凝胶树脂高；交联度对含水量（特 别是凝胶树脂的含水量）影响很大，交联度越高，含水 量越小（原因有二，其一是当交联度大时，可引入基团 减小，另一方面孔隙度减小）。
1－3 离子交换树脂的性能
1 物理性能 （1）粒度 • 树脂一般加工成球形，直径为0.3～1.2mm（15～50目）。 树脂粒度一般用有效粒径和均一系数来描述。 • 筛目与毫米的换算关系式 美国筛目：球粒直径＝16/筛目数（mm） 英国筛目：球粒直径＝（12.2～15.5）/筛目数（mm） （线性缩小系数范围） • 选用树脂的粒度由使用目的决定。大颗粒树脂的通透性较 好，但交换速度慢，小颗粒树脂交换速度快，但床层压差 大。粒度均匀的树脂交换速度一致，往往能得到比不均匀 树脂更好的分离效果。
• 型号图解
· · · x ·
交联度数值
D · · ·
顺序号
连接符号 顺序号
骨架结构 代号 分类代号 A 凝胶型离子交换树脂
骨架代号 分类代号 大孔型代号 B 大孔型离子交换树脂
• 001×7 （凝胶型）强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 • 201×7 （凝胶型）强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 • D111 大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂
4 、分类 最常用的分类法是根据树脂功能基的类别分类，分为7种类型 1）强酸性阳离子交换树脂 • 含有磺酸基－SO3H功能基的一类树脂，为强酸性树脂。 • 最常用的是以苯乙烯和二乙烯苯共聚体为骨架连接－SO3H的强 酸性阳离子交换树脂，能离解出H+与溶液种阳离子发生交换作 用。 • 如将－SO3H变为－SO3Na，则称Na型，市售产品常为Na型（便 于储存和运输）。 • 特点： • a 性质类似强酸，电离程度不受pH值影响，可交换pH范围为1－ 14，最宜范围为4－14，交换过程pH值变化较大时宜选用； • b 交换后树脂形成盐，稳定，不易水解； • c 树脂由R－SO3H(氢型)变为盐型时，体积变化较小； • d 树脂不易再生； • e 交换容量较低 ～4.5mmol/g（干）。

《离子交换分离法》课件

将含有所需离子的化合物溶解在溶 剂中，再加入凝胶剂形成溶胶，经 过老化、凝胶化、干燥等步骤制备 成离子交换剂。
化学键合法
将具有特定功能的有机物通过化学 键合作用固定在载体上，制备成具 有特定功能的离子交换剂。
离子交换剂的性能指标
交换容量
指单位质量的离子交换剂所 能交换离子的量，是衡量离 子交换剂性能的重要指标之 一。
在食品工业中的应用
食品添加剂生产
离子交换分离法可用于生 产食品添加剂，如柠檬酸 、苹果酸等，提高产品质 量和纯度。
果汁和乳制品加工
在果汁和乳制品加工过程 中，离子交换分离法可用 于去除杂质离子，提高产 品的口感和品质。
食品包装材料处理
离子交换分离法可用于食 品包装材料的处理，去除 其中的有害物质，提高食 品安全。
《离子交换分离法 》ppt课件
目 录
• 离子交换分离法简介 • 离子交换剂 • 离子交换分离法的基本操作 • 离子交换分离法的应用实例 • 离子交换分离法的优缺点及发展前景
01
CATALOGUE
离子交换分离法简介
离子交换分离法的定义
离子交换分离法是一种利用离子交换 剂与溶液中的离子进行可逆交换，从 而实现离子或离子的混合物分离的方 法。
选择性
指离子交换剂对不同离子的 选择性差异，通常用某一离 子的交换容量与另一离子的 交换容量的比值来表示。
平衡速度
指离子交换剂与溶液中的离 子达到平衡状态所需的时间 ，是衡量离子交换剂性能的 重要指标之一。
再生性能
指离子交换剂在使用过程中 经过多次再生后性能的保持 能力，是衡量离子交换剂性 能的重要指标之一。
05
CATALOGUE
离子交换分离法的优缺点及发展前景

离子交换分离法


影响交换速度的因素
颗粒大小:愈小越快 交联度:交联度小,交换速度快 温度:越高越快 离子化合价:化合价与高,交换越快 离子大小:越小越快 搅拌速度:在一定程度上,越大越快 溶液浓度:当交换速度为外扩散控制时, 浓度越大,交换速度越快
离子交换过程
离子交换过程是可逆多相化学反应: 离子交换过程是可逆多相化学反应:
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); 弱酸性阳离子交换树脂:活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团; 强碱性阴离子交换树脂:活性基团为季铵基团, 如三甲胺基(N(CH3)3或二甲基--羟基乙基胺基; 弱碱性阴离子交换树脂:活性基团为伯胺或仲胺, 碱性较弱;
抗生素提取设备
�
软水机:
软水机结构图:
纯水制备离子交换:
离子交换法提取蛋白质 较无机离子的离子交换平衡复杂,其吸附 行为与离子间的静电引力,氢键,疏水作 用以及范德华力有关 蛋白质是生物大分子物质,因此,其扩散 行为也较无机离子复杂
蛋白质离子交换分离的基本步骤
平衡 上样吸附 洗脱 再生
Equilibration
1 1 1 1 A + A2 + nsS A + A2 + nsS 1 1 Z1 Z2 Z1 Z2
离子交换是借助于固体离子交换剂中的离 子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取 子与稀溶液中的离子进行交换 以达到提取 或去除溶液中某些离子的目的.它是一种 或去除溶液中某些离子的目的. 属于传质分离过程的单元操作. 属于传质分离过程的单元操作.
新型离子交换树脂
大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同 相同 的骨架结构,在大孔吸附剂合成后(加入 的骨架结构 致孔剂),再引入化学功能基团 化学功能基团,便可得 化学功能基团 到大孔离子交换树脂

(优选)离子交换分离法


[Na+]内 ＝ [Cl-]内 + [R-]内
… …②
将②代入①得： [Cl-]外2 ＝ [Cl-]内2 + [Cl-]内 [R-]内… …③
即[Cl-]外≫ [Cl-]内 [Na+]内≫ [Na+]外
即阳离子可进入阳离子交换树脂膜中进行交换， 阴离子则不能。
4.2.3 离子交换树脂的亲和力
（1）离子交换平ห้องสมุดไป่ตู้：
活性交换基团。
不溶于酸、碱和一般溶剂。
聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂的结构
C H =C H 2
+
C H =C H 2
聚合
CH CH2 CH CH2 CH CH2
C H =C H 2
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
交联剂
交联作用
CH2 CH CH2
磺化
CH CH2 CH CH2 CH CH2
•交换容量可用实验方法测得。
例.称取1g干树脂，置于250mL锥形瓶中，准确加入 0.1mol.L-1NaOH标准溶液100mL，塞紧后振荡，放置过 夜，移取上层清液25mL，以酚酞为指示剂，用 0.1mol.L-1HCI标液12.5mL滴定至红色消失，计算树脂 交换容量。
解：为强酸型阳离子交换树脂,与Na+交换，剩余NaOH用HCl滴定
共聚珠体在傅氏催化剂的作用下，与氯甲醚作用进行氯甲基化反
应，氯甲基化珠体与三甲胺进行胺化反应得D201大孔强碱性树脂。 c.产品应用： (1)D201大孔强碱性阴离子树脂与001×7强酸性阳离子树脂(或
D001)强酸性阳离子树脂)等配套使用。 (2)D201MB强碱性苯乙烯阴离子交换树脂与001×7MB阳离子树
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[(CV ) NaOH (CV ) HCl ] 4 交换容量 干燥树脂( g )
称取1.500g氢型阳离子交换树脂，装入交换 柱中，用NaCl溶液冲洗，至流出液使甲基橙呈 橙色为止。收集全部洗出液，用甲基橙作指示 剂，以0.1000mol/L NaOH标准溶液滴定，用去 24.51mL，计算树脂的交换容量。
ｄ．稀土元素的亲合力随原子序数增大而减小 （这是镧系收缩现象所致．稀土元素的离子半
径随其原子序数增大而减小，但水合离子半径
却增大）：
La 3+ > Ce 3+ > Sm 3+ > Eu 3+ >
Gd 3+ > Tb 3+ > Dy 3+ > Y 3+ > Ho 3+ > Er 3+>Tm3+ > Yb 3+ > Lu 3+ > Sc 3+
两种离子的D值相差越大，彼此之间的分离效果越好。
不同离子对树脂的亲和力大小具有如下规律： 1.稀溶液中，离子电荷越大，亲和力越大；
2.相同电荷时，水合半径越小，亲和力越大；
实验发现：在低浓度及常温下，离子交换树 脂对不同离子的亲和力顺序有如下规律：
１．强酸型阳离子交换树脂 ａ．不同价态的离子，电荷越高，亲和力越 大． 例如：Na+ < Ca2+ < Al3+ < Th(Ⅳ)
有不同。
离子交换的亲和力是指
Ａ．离子在交换树脂上的吸附力 Ｂ．离子在交换树脂上的交换能力 Ｃ．离子交换树脂对离子的选择性 Ｄ．离子交换树脂对水分子的作用力
Ｂ
将离子交换树脂装在玻璃柱中, 用一定 pH的水溶液淋洗,哪组流出顺序正确?
A. Na+、Li + 、Ca2+、Fe3+
B. Fe 3+ 、Ca 2+ 、Na + 、Li +
阳离子交换反应：
Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+
Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na +
阴离子交换反应： Resin-N(CH3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OHResin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl -
离子交换反应发生在离子交换树脂上的具 有可交换离子的活性基团上。离子交换树脂是 以高分子聚合物为骨架，反应引入活性基团构 成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯共聚物小
球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具
有选择性。
Resin-SO3H（氢型）树脂的酸性最强，其 Resin-SO3 Na （钠型）比氢型稳定，商品常为 钠型，使用前用酸淋洗转型（再生）。阴离子
强酸型：R-SO3H 弱酸型：R-COOH R-OH pH > 2 pH > 6 pH > 10
弱碱型：RNH3OH
pH < 4
6、溶涨性
树脂溶涨性－干树脂浸入溶液后体积发生膨胀。
树脂溶涨性与交联度有关（通常交联度↗，溶 涨性↘）
将强酸型离子交换树脂处理成H型，装柱,用 水洗至中性。将5.10 mL 0.2340 mol/L的CaCl2 溶液加入到该树脂柱中，再用水洗至中性。淋洗 液用0.1020 mol/L NaOH滴定，消耗20.50 mL。 Ca2+在该树脂上的交换率为 。
C. Li + 、Na + 、Ca 2+ 、Fe 3+
D. Fe 3+ 、Ca 2+ 、Li + 、Na + Ｃ
第三节、操作
1. 选择
粒度选择表 用途 制备(分离) 分离常量元素 分离微量元素 篩孔 50 ~ 100目 100 ~ 200目 200 ~ 400目
2.处理
[过篩]:市售的树脂大小不一, 故应除去过大 过小的树脂颗粒. [除杂] : 市售的树脂含有杂质, 故应除去树脂 中 的杂质. 除杂方法:
第三章、离子交换分离法
----------分析用它来解决 某些难题。如Nb和Ta； Zr和Hf；稀土之间、氨 基酸之间
特点：
1、分离效率高 2、应用范围广（无机、有机及高纯
物的制备）
3、树脂可反复使用（具有再生能
力）
4、操作烦，周期长
第一节、概论
无机离子交换剂的缺点：
1、交换能力低
2、化学稳定性差
GB8144-87阳离子交换树脂交换容量测定方法和
国家标准GB11992-89氯型强碱性离子交换树脂交
换容量测定方法。
例：强酸性阳离子交换树脂交换容量测定方法
称 1 g 干树脂于 250 mL 干燥锥形瓶中,
加入 100 mL 0.1 mol/L NaOH 后, 塞紧, 充分振
荡, 放置 24 h. 吸取 25 mL 上层清液于另一干 净的锥形瓶中, 加入酚酞溶液, 用0.1 mol/L HCl 滴定至无色为终点.
交换树脂的Cl型稳定。
离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理。
例：制备聚苯乙烯磺酸基阳离子交换树脂
CH=CH2 CH=CH2 +
聚合
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
n
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
n
CH2 CH CH2
n
n
浓H2SO4 Ag2SO4
[定义]: 离子在树脂上的交换能力称树脂对离 子的亲和力。
表．某些离子在阳离子树脂上的选择系数
交联度 阳离子 交联度 阳离子
８％
１２％
８％
１２％
Li+ H+
1.00 1.27
1.00 1.47
Mg 2+ Zn 2+
3.29 3.47
3.51 3.78
Na + NH4 + K+ Rb + Cs + Ag + Tl + UO2 2+
若需要特殊形式,可以用不同溶液处理。 例： NaCl溶液处理－阳离子树脂成了Na+式，阴 离子树脂成了Cl-式； NaOH溶液处理－阳离子树脂成了Na+式，阴
离子树脂成了OH-式；
Na2SO4溶液处理－阳离子树脂成了Na+式，
阴离子树脂成了SO42-式；
树脂处理成需要的形式后, 浸泡在蒸馏水中备用。
解：
0.1000 24.51 1 交换容量＝ 1.634mmol L 1.500
4、交联度
交联度－是交换树脂的重要性质之一
（反映了网眼的大小）。
交联剂量 交联剂质量 交联度 反应物总量 树脂总质量
例如：用88份苯乙烯与12份二乙烯苯合成
的树脂，其交联度为 12%。
5、使用离子交换树脂的pH范围
２．弱酸型阳离子交换树脂H +的亲合力比其它阳 离子大,但其它阳离子的亲合力与 1.相似。 3. 强碱型阴离子交换树脂 F- < OH - < CH3COO - < HCOO - < Cl - < NO2 - < CN - < Br - < C2O4 2- < NO3- < HSO4
-
< I - < CrO4 2- < SO4 2- < 柠檬酸根离子
3. 装柱 示意图见下，可用滴定管代替。
a.润湿的玻璃丝塞在下端 （防止树脂流出）； b.柱子充满水；
c.倒入树脂（不可有气泡）；
d.盖一层玻璃丝（防止加入溶 液时把树脂层冲动）
4、交换 ---将试液按规定的流速，流经交换柱进行交换。
达到始漏点时，被交换离子的物质的量称工作容量。 工作交换容量 < 交换容量
宜在碱介质中使用）, =NH（仲胺基）,NH2
（伯胺基） 例：国产704#树脂 强碱性：N（季胺碱，如R-N(CH3)Cl） 应用 广（酸、中、碱介质均可用） 例：国产717#树脂 (3).螯合树脂：－螯合功能团 选择性高，制 备成本高、难度大，交换容量低
例：国产401#树脂（具备EDTA的功能：
）
(4).大孔树脂：孔径大（类似泡沫塑料），表面
积大，交换速度快
例：国产D202#钠型大孔阳离子交换树脂
(5).氧化还原树脂：－可逆的氧化还原基团可发生 电子转移反应，但不引入杂质
例：国产D301#氯型大孔阴离子交换树脂
NH-NH
[O]
N=N
(6).萃淋树脂：
（犹如将固定液涂抹于担体上 灵活 )
3、机械稳定性差 有机离子交换剂的特点：
1、网状结构
2、难溶（水、酸、碱、有机溶剂）
3、稳（热、机械、化学）
4、含活性基团（-SO3H、-COOH、≡NOH）
1、离子交换反应与离子交换树脂的结构.
离子交换分离法是通过试样离子
在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相）之间的分配（离子交换）而达到 分离的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。
0.1020 20 .50 / 2 87 .6% 5.10 0.2340
第二节、基本理论
１. 道南膜理论 a. 把树脂看作似凝胶 吸水溶涨； b. 溶涨后，一粒树脂 内部看作是一滴很 浓的电解质溶液； c. 树脂颗粒和外部溶 液之间的界面看作 是一种半透膜，膜 的一边是树脂相， 另一边是溶液相；
5、洗脱 －交换的逆过程。 ［洗涤］：不是洗脱！ ［洗脱］：用适当的洗脱液，按规定的流速，将交换上去的离子 洗脱下来。