20离交法PPT课件

1、1离子交换法离子交换法234 离子交换法主要是基于一种合成材料作为主要是基于一种合成材料作为吸着剂吸着剂(称为离子交换剂称为离子交换剂)，以吸附有价值的离，以吸附有价值的离子。子。优点：优点：l浓缩倍数高。浓缩倍数高。l成本低，设备简单，操作方便。成本低，设备简单，操作方便。l不用或少用有机溶剂。不用或少用有机溶剂。5缺点：缺点： 生产周期长。生产周期长。 成本质量差。成本质量差。 ph变化比较大。变化比较大。6“离子交换树脂之父离子交换树脂之父”何炳林何炳林开创并发展了我国的离子交换树脂和吸开创并发展了我国的离子交换树脂和吸附工业，发明了大孔离子交换树脂，系附工业，发明了大孔离子交换树脂，系

2、统研究了新型离子交换树脂和大孔新型统研究了新型离子交换树脂和大孔新型吸附树脂的合成、结构、性质及应用。吸附树脂的合成、结构、性质及应用。720.1. 20.1. 离子交换法的基本概念离子交换法的基本概念1、离子交换剂的结构组成、离子交换剂的结构组成离子交换树脂：离子交换树脂：一种不溶于酸、碱和有机溶剂一种不溶于酸、碱和有机溶剂的的固态高分子化合物，固态高分子化合物，它的化学稳定性良好，它的化学稳定性良好，且具有离子交换能力。且具有离子交换能力。单元结构：多孔网状立体结构的骨架单元结构：多孔网状立体结构的骨架 不可移动部分不可移动部分 功能基团功能基团 可移动部分可移动部分892 2、离子交换过

3、程、离子交换过程离子交换：离子交换： ra+ + b+ = rb+ + a+洗脱：洗脱： rb+ + c+ = rc+ + b+再生：再生： rc+ + a+ = ra+ + c+101112说明：说明： 离交树脂具有膨胀性。离交树脂具有膨胀性。 离交树脂进行提取和通常在溶液中进行的离交有质离交树脂进行提取和通常在溶液中进行的离交有质的区别。的区别。 可把离子交换树脂看成固体的酸碱。 树脂按活性离子分类。树脂按活性离子分类。rsorso3 3h h，rcoohrcooh，rnrn（chch3 3）3 3clcl。 树脂的功能团决定了树脂的酸性或碱性的强弱。树脂的功能团决定了树脂的酸性或碱性的强

4、弱。 13143、 树脂分类树脂分类 153.1树脂按功能团分类树脂按功能团分类16（1）强酸性阳离子交换树脂）强酸性阳离子交换树脂 r s o3h + n a c l r s o3n a + h c l功能基团：功能基团：so3h；ch2so3h交换容量与介质的交换容量与介质的ph值无关值无关转为转为h+型困难型困难转为转为na+型，水洗可至型，水洗可至ph中性中性17（2）弱酸性阳离子交换树脂）弱酸性阳离子交换树脂 rcooh+naohrcoona+h2ol功能基团：功能基团：cooh；och2cooh；c6h5oh；l交换容量与介质的交换容量与介质的ph值有关（值有关（ph7.0）l转为

5、转为h+型容易型容易l转为转为na+型，水洗不可至型，水洗不可至ph中性（中性（ph9.09.5） 18（3）强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂rn(ch)3cl+naohrn(ch)3oh+nacll功能基团：季胺基团（功能基团：季胺基团（n+(ch3)3oh；l n+(ch3)2(c2h4oh)oh）l交换容量与介质的交换容量与介质的ph值无关值无关l转为转为oh型困难型困难l转为转为cl型，水洗可至型，水洗可至ph中性中性19（4）弱碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂 rnh3oh+hclrnh3cl+h20功能基团：功能基团：nh2；nhr；n(r)2；c6h5n交换容量与

6、介质的交换容量与介质的ph值有关（值有关（ph7.0）转为转为oh型容易型容易转为转为cl型，水洗不可至型，水洗不可至ph中性（中性（ph6.06.5） 202122(5)特殊用途的树脂特殊用途的树脂233.23.2离子交换树脂命名离子交换树脂命名v 交联度数值交联度数值顺序号顺序号骨架代号骨架代号分类代号分类代号分类代号分类代号顺序号顺序号骨架代号骨架代号大孔型代号大孔型代号强酸性强酸性苯乙烯系苯乙烯系交联度为交联度为%顺序号为顺序号为0017交联度为交联度为7%的苯乙烯的苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂系凝胶型强酸性阳离子交换树脂315-大孔型丙烯酸弱碱大孔型丙烯酸弱碱性阴离子交换树脂性

7、阴离子交换树脂大孔型大孔型凝胶型凝胶型 24离子交换树脂离子交换树脂 命名法代号表命名法代号表代号代号分类名称分类名称骨架名称骨架名称0强酸性强酸性苯乙烯系苯乙烯系1弱酸性弱酸性丙烯酸系丙烯酸系2弱碱性弱碱性 酚醛系酚醛系3强碱性强碱性 环氧系环氧系4螯合性螯合性乙烯吡啶系乙烯吡啶系5两性两性脲醛系脲醛系6氧化还原性氧化还原性氯乙烯系氯乙烯系2520.3 离子交换树脂的理化性能和测定方法离子交换树脂的理化性能和测定方法1、 对树脂的要求对树脂的要求交换容量大，功能团多。树脂使用时能完全电离。交换容量大，功能团多。树脂使用时能完全电离。选择性好，杂质吸附少。单功能团的树脂选择性选择性好，杂质吸附

8、少。单功能团的树脂选择性好。好。可逆性好（与可逆性好（与1矛盾）。一般吸附容易，解吸难。矛盾）。一般吸附容易，解吸难。26机械强度大。机械强度大。一定的化学和热稳定性，不含低分子的杂质。一定的化学和热稳定性，不含低分子的杂质。树脂成球形。树脂成球形。说明：说明：在色层分离中，使用的树脂应是单功能团的。在色层分离中，使用的树脂应是单功能团的。树脂的色泽通常对其性能的影响不大。树脂的色泽通常对其性能的影响不大。272、 树脂的预处理树脂的预处理预处理原因：容器腐蚀而带金属离子。容器腐蚀而带金属离子。没有反应完的原料。没有反应完的原料。部分高聚物分解所产生。部分高聚物分解所产生。从理化性质的测定考虑

9、。从理化性质的测定考虑。28预处理的步骤：反复用水洗涤，除去溶解和上浮的杂质。反复用水洗涤，除去溶解和上浮的杂质。酸碱处理，动态法在柱中进行，酸碱流速酸碱处理，动态法在柱中进行，酸碱流速尽可能慢些。尽可能慢些。293、理化性能、理化性能（1） 交联度交联度 离交树脂具有不溶解性能是由于它的三元网状结离交树脂具有不溶解性能是由于它的三元网状结构。要得到网状结构必须使用交联剂。最常用的二乙构。要得到网状结构必须使用交联剂。最常用的二乙烯苯。烯苯。 %100%.mpd树脂的交联度d：二乙烯苯重量p%：工业二乙烯苯纯度m：单体相重量30（2） 含水量：（含水量：（风干树脂，抽干树脂）风干树脂，抽干树脂

10、）定义：定义：风干树脂风干树脂：将处理好的树脂充分暴露在空气中，经：将处理好的树脂充分暴露在空气中，经过若干天后，使与空气的湿度相平衡。过若干天后，使与空气的湿度相平衡。抽干树脂：抽干树脂：布氏漏斗中抽干得到。布氏漏斗中抽干得到。31测定目的测定目的作为交联度大小的量度。作为交联度大小的量度。 水份高，交联度小（以新树脂同类为基准）。水份高，交联度小（以新树脂同类为基准）。对已用的树脂对已用的树脂l 水分增加表示交联度下降；水分增加表示交联度下降；l 水分少，表示树脂污染（活性功能团与污染物水分少，表示树脂污染（活性功能团与污染物相结合或树脂孔隙内吸附了杂质）和活性基团脱落。相结合或树脂孔隙内

11、吸附了杂质）和活性基团脱落。32（3） 膨胀度膨胀度膨胀系数膨胀系数定义：定义：树脂从干状态变为湿树脂从干状态变为湿状态发生体积变化。状态发生体积变化。目的：目的：k k膨胀膨胀与交联度有关与交联度有关 ，k k膨胀膨胀 小，交联度大。小，交联度大。 浸泡前体积浸泡后体积膨胀k33膨胀率膨胀率定义：定义：树脂从一种型式转变为另一种型式时，体积增树脂从一种型式转变为另一种型式时，体积增大的百分率。以体积较小为基准。大的百分率。以体积较小为基准。如：水处理中，酸性树脂以钠，钙型的体积变化为膨如：水处理中，酸性树脂以钠，钙型的体积变化为膨胀率。胀率。%100112vvv膨胀率体积34（4） 比重比重

12、干比重：干燥状态下，树脂的比重，约为干燥状态下，树脂的比重，约为1.6g/ml左左右。右。湿真比重：指充分膨胀后，此时空隙充满了水，指充分膨胀后，此时空隙充满了水，（按产品要求的含水率）树脂颗粒本身的比重。一（按产品要求的含水率）树脂颗粒本身的比重。一般为般为1.041.70g/ml。35湿视比重 树脂在水中充分膨胀后（即工作状态）的堆积密树脂在水中充分膨胀后（即工作状态）的堆积密度。约度。约0.650.85 g/ml 视比重可用来计算交换柱中一定体积的树脂层需要填充视比重可用来计算交换柱中一定体积的树脂层需要填充的湿树脂重。的湿树脂重。骨架密度 树脂在干燥的状态下，树脂的本身的密度。树脂在干

13、燥的状态下，树脂的本身的密度。36 （5)交换容量交换容量 单位重量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附摩尔单位重量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附摩尔数或克当量数。数或克当量数。全交换容量：指树脂的交换基团中所交换离子全部被指树脂的交换基团中所交换离子全部被一价离子一价离子交换的交换量。交换的交换量。37工作交换容量：工作交换容量： 在工作操作条件下，在固定床中，当流出液中在工作操作条件下，在固定床中，当流出液中有价值离子（如有价值离子（如str3+）达到所规定的某一浓度）达到所规定的某一浓度（漏出（漏出点）点）操作即停止，而进行再生。在漏出点，树脂所交操作即停止，而进行再生。在漏出点，树脂所交换的

14、量称为工作交换量。在此时，功能团可能不完全换的量称为工作交换量。在此时，功能团可能不完全电离，交换量未完全利用，一般小于全交。电离，交换量未完全利用，一般小于全交。ex：str3+3rcoona=(rcoo)3str+3na+刚开始刚开始str3+吸附在树脂上，当吸附在树脂上，当str3+达到某一浓度时，即为漏出点达到某一浓度时，即为漏出点38表观交换容量 一定实验条件，一定型式的树脂，一定交一定实验条件，一定型式的树脂，一定交换离子种类，浓度所得到的结果。查表或实验可得。换离子种类，浓度所得到的结果。查表或实验可得。其一般是小于全交，但有时也可大于全交（因为吸其一般是小于全交，但有时也可大于

15、全交（因为吸附）。附）。相对交换容量 是指树脂吸附大分子之交换容量与对无机离是指树脂吸附大分子之交换容量与对无机离子的交换容量之比，用百分率表示。子的交换容量之比，用百分率表示。39(6) 滴定曲线滴定曲线滴定曲线作用：滴定曲线作用： 判断离交树脂的性判断离交树脂的性质。质。 判断所带功能团的判断所带功能团的数目。数目。 离交树脂交换容量离交树脂交换容量的大小。的大小。4041424320.4 离子交换过程的理论基础离子交换过程的理论基础20.4.1离子交换平衡方程式离子交换平衡方程式离交过程必须解决两个问题：离交过程必须解决两个问题：1过程的方向问题。过程的方向问题。 决定哪些离子被树脂吸附

16、，哪些离子从树脂解吸下来。决定哪些离子被树脂吸附，哪些离子从树脂解吸下来。2过程的限度问题。过程的限度问题。 平衡时，数量之间的关系平衡时，数量之间的关系。离交过程公认有下列关系：离交过程公认有下列关系：交换是按化学当量进行的。交换是按化学当量进行的。交换是可逆的，可达到平衡。平衡状态与过程的方向无交换是可逆的，可达到平衡。平衡状态与过程的方向无关。关。44多相化学反应学说：多相化学反应学说：离子交换过程可以看离子交换过程可以看成可逆多相化学反应。成可逆多相化学反应。不同：不同：交换时，树脂体积常发生变化交换时，树脂体积常发生变化 引起溶引起溶剂分子（水的）转移剂分子（水的）转移 自由能（化学

17、位）的改自由能（化学位）的改变。变。假设：离交时，树脂体积收缩，水分子从树脂相 液相中。式中： a1、a2 :液相中的离子 :吸附在树脂上的离子。 z1、z2 :离子a、a之价数。 s、 :液相和树脂相中的溶剂。snazazsnazazss2211221111111a2as45lns 当离子起交换时，溶剂自树脂相移入液相的当离子起交换时，溶剂自树脂相移入液相的mmoll1、2溶液中离子的化学位溶液中离子的化学位l 吸附在树脂上的离子化学位吸附在树脂上的离子化学位l s s、溶剂分子在液相和树脂相中的化学位溶剂分子在液相和树脂相中的化学位l ：树脂上离子的活度：树脂上离子的活度la ai i：溶

18、液中离子的活度：溶液中离子的活度l ：溶液中离子的标准化学位：溶液中离子的标准化学位l ：树脂上离子的标准化学位：树脂上离子的标准化学位l：取决于离子的标准化学位：取决于离子的标准化学位)(111122112211sssnzzzzsiiiiiiartartlnln00iai00i46：完全取决于标准化学位。完全取决于标准化学位。若若一价离子的交换 离子树脂的化学能全部反映在活度系数中。右边表示溶剂分子传递，也就是树脂收缩而引起的自由能变化应该等于右边表示溶剂分子传递，也就是树脂收缩而引起的自由能变化应该等于渗透压所作的功。渗透压所作的功。0)()ln(1ln1)ln(1)ln(12022101

19、120221011stsnartzartzartzartz)(ln212112111211ssszzzznaaaart02020101,)(ln2121sssnaaaart47：渗透压渗透压 ：离子：离子1、或离子、或离子2吸附在树脂上时的偏摩尔体积。吸附在树脂上时的偏摩尔体积。若：非膨胀性树脂：若：非膨胀性树脂： ：树脂上离子的活度树脂上离子的活度 ai ai ：溶液中离子的活度溶液中离子的活度 )(ln122121vvaaaart21v,v212112111211zzzzaakaaia48若稀溶液若稀溶液 m1、m2：树脂上离子的活度：树脂上离子的活度c1、c2：溶液中离子的浓度：溶液中离

20、子的浓度 k：离子交换常数：离子交换常数212112111211zzzzcckmm说明：明：上式各个量都可以量度，可以用实验验证。上式各个量都可以量度，可以用实验验证。上式对无机离子的交换适用，但不适用于有机大分子的离交。上式对无机离子的交换适用，但不适用于有机大分子的离交。49如：如：str3+rcoona并不合适，见并不合适，见1014树脂吸收树脂吸收附链霉素的速度曲线。附链霉素的速度曲线。原因原因?较正公式较正公式m2：较正为树脂对链霉素的总交换容量减去较正为树脂对链霉素的总交换容量减去树脂吸附链霉素树脂吸附链霉素mm0l 。212112111211zzzzcckmm50树脂改造：树脂改

21、造：加入惰性组分，使活性中心之间的距离增长，使树脂加入惰性组分，使活性中心之间的距离增长，使树脂的总交换容量减少了，但对的总交换容量减少了，但对str3+的相对交换容量提高。的相对交换容量提高。改造目的：改造目的：当相对交换容量达到当相对交换容量达到100%时，树脂就几乎只吸链霉时，树脂就几乎只吸链霉素，很少吸杂质。溶液纯化倍数提高。素，很少吸杂质。溶液纯化倍数提高。如：如：1014(rcoona)在合成时加入少量甲基丙烯酸在合成时加入少量甲基丙烯酸甲酯。甲酯。5120.4.2离子交换速度离子交换速度1. 交换机理交换机理a+自溶液中扩散到树脂表自溶液中扩散到树脂表面。面。a+从树脂表面再扩散

22、到树从树脂表面再扩散到树脂内部的活性中心。脂内部的活性中心。a+rb=ra+b+b+自树脂内部的活性中的自树脂内部的活性中的扩散到树脂表面。扩散到树脂表面。b+再从树脂表面扩散到溶再从树脂表面扩散到溶液中。液中。52分析：离交过程因分析：离交过程因和和、和和同时发生，同时发生，方向相反，速度相等。方向相反，速度相等。三个步骤：三个步骤：l外部扩散（经过液膜的扩散）外部扩散（经过液膜的扩散）l内部扩散（在颗粒内部的扩散）内部扩散（在颗粒内部的扩散）l化学交换反应（反应很快）化学交换反应（反应很快）因此离交过程只有内部扩散控制还是外部扩因此离交过程只有内部扩散控制还是外部扩散控制。散控制。53工艺

23、条件决定控制步骤：工艺条件决定控制步骤：液相流速越快，搅拌愈激烈，浓度愈浓，颗粒液相流速越快，搅拌愈激烈，浓度愈浓，颗粒越大，吸附越弱越大，吸附越弱内部扩散控制。内部扩散控制。相反相反外部扩散控制。外部扩散控制。542、 交换速度方程式交换速度方程式（1） 外部扩散控制：外部扩散控制：tkfc)1ln(003rrdklskc：外扩散速度常数：外扩散速度常数dl：液相中的扩散系数：液相中的扩散系数r0：树脂颗粒半径：树脂颗粒半径r0：颗粒表面薄膜层的厚度：颗粒表面薄膜层的厚度：吸附常数：吸附常数f：当为：当为t时，树脂的吸附量与平衡吸附量之比时，树脂的吸附量与平衡吸附量之比。 55（2） 内部扩

24、散控制内部扩散控制di：内部扩散控制系数：内部扩散控制系数12220212222022161161ntbninrtndenfrdbenfi令56（3） 影响交换速度的因素：影响交换速度的因素：颗粒大小、部扩散控制：部扩散控制：r0f内内、f外外l对内部扩散的场合：对内部扩散的场合：f内内影响较为显著。影响较为显著。交联度内扩散：内扩散：dvb%膨胀度膨胀度 孔隙大孔隙大 内部扩散快内部扩散快f内内温度内、外部扩散控制：内、外部扩散控制：tdl、dif内内、f外外5758离子的化合价内扩散控制内扩散控制: zi和树脂骨架间的库仑引力和树脂骨架间的库仑引力f内内外扩散控制：外扩散控制：zi与树脂骨

25、架的库仑力与树脂骨架的库仑力，与活性离子的排斥，与活性离子的排斥情情况较为复杂。况较为复杂。离子的大小 对内扩散控制：对内扩散控制：小离子小离子f内内、大离子、大离子f内内（因为与树脂骨架的碰撞程（因为与树脂骨架的碰撞程度）。度）。59 搅拌速度：外扩散控制时：外扩散控制时：r.p.mdlf外外r.p.mf外外几几乎不变。乎不变。溶液浓度：溶液浓度为溶液浓度为0.001ml/l时时(为外扩散控制为外扩散控制)溶液浓度溶液浓度离交速度按比例离交速度按比例至至0.01mol/l时，时，离交速度离交速度较慢（内、外扩散同时控制），较慢（内、外扩散同时控制），溶液浓溶液浓度度离交速度达到权限值（内扩散

26、控制）离交速度达到权限值（内扩散控制）6020.5 离子交换过程的选择性离子交换过程的选择性 在实际应用时，溶液中常同时存在着很多种离子，必在实际应用时，溶液中常同时存在着很多种离子，必须研究离交过程的选择性。须研究离交过程的选择性。 基本概念1离交过程的选择性：树脂对被交换离子的亲亲和力。离交过程的选择性：树脂对被交换离子的亲亲和力。（1）离子和树脂间的亲和力越大，就越容易吸附，选择）离子和树脂间的亲和力越大，就越容易吸附，选择性越好。性越好。（2）树脂吸附离子后，树脂的膨胀度减少，则树脂对该）树脂吸附离子后，树脂的膨胀度减少，则树脂对该离子的亲和力愈大。离子的亲和力愈大。612离交过程的选

27、择性用离交过程的选择性用k1、2表示。表示。 离子交换树脂的选择性集中表现在交换常数离子交换树脂的选择性集中表现在交换常数k1、2上。上。k1、2大大, 离子离子1容易吸附容易吸附k1、2=1, 两种离子吸附能力相同两种离子吸附能力相同k1、2小小, 离子离子2容易吸附容易吸附)(ln122121vvaaaart6220.5.2 影响选择性的因素影响选择性的因素1. 离子的水化半径：离子的水化半径： 若若 则则k1、21,则易吸附离子则易吸附离子1（即易（即易吸附体积较小的离子）。吸附体积较小的离子）。 水化半径较小的离子越易吸附。水化半径较小的离子越易吸附。(?)(ln122121vvaaa

28、art12vv 63各种离子对树脂的各种离子对树脂的亲和力大小排列成下列次序：排列成下列次序：对于一价阳离子：对于一价阳离子：li+na+nh+4rb+cs+ag+ti+对于二价阳离子：对于二价阳离子：mg2+zn2+cu2+ni2+co2+ca2+sr2+pb2+ba2+对于一价阴离子：对于一价阴离子：fhco3clhso3brno3iz2 , c2m1,即树脂吸附高价离子的量升即树脂吸附高价离子的量升高。高。6621211212121121211111211211)(zzzzzzzzzzzzzzckpmmmckpmm212112111211zzzzcckmm67683、 溶液的酸碱度溶液的

29、酸碱度（1）ph影响树脂的电离度。影响树脂的电离度。（2）ph影响弱电解质或两性物质的电离度，从而影响弱电解质或两性物质的电离度，从而影响离交。影响离交。对弱酸性物质：对弱酸性物质：phpk，有利于，有利于对弱碱性物质：对弱碱性物质：ph3.8, 0.569(1)弱酸性树脂吸附弱碱性物质。弱酸性树脂吸附弱碱性物质。ph? (pk树树 phphpk物物 704、交链度、膨胀度和分子筛、交链度、膨胀度和分子筛（1）选择性随交链度的增加而增加。）选择性随交链度的增加而增加。 当树脂的交链度大当树脂的交链度大k1、2 )(ln122121vvaaaart71212112111211zzzzcckmm7

30、2（2）对有机大离子吸附的特殊性。树脂必须要有一定的膨胀度，允许大分子进入到树树脂必须要有一定的膨胀度，允许大分子进入到树脂内部，否则树脂就不能吸附大分子。脂内部，否则树脂就不能吸附大分子。树脂的膨胀度对吸附量的影响树脂的膨胀度对吸附量的影响1）选择性的影响）选择性的影响 dvbk膨胀膨胀k1、2树脂的吸附量树脂的吸附量732）空间大小的影响）空间大小的影响dvbk膨胀膨胀空隙度空隙度 交换容量交换容量（大分子不易进（大分子不易进入树脂进行交换）入树脂进行交换）说明：当说明：当k膨胀膨胀小，空间效应占主要地位，小，空间效应占主要地位，k膨胀膨胀交交换容量换容量k膨胀膨胀至一定程度至一定程度 树

31、脂的空隙度至最大树脂的空隙度至最大选择性影响占主导地位选择性影响占主导地位k膨胀膨胀交换容量交换容量。74（3）分子筛 dvb%大分子不能进入树脂内部大分子不能进入树脂内部无机离子能无机离子能自由进入自由进入此种方法叫分子筛。此种方法叫分子筛。755、 树脂与交换离子之间的辅助力。树脂与交换离子之间的辅助力。树脂树脂无机离子无机离子 k1、2=110树脂树脂有机离子有机离子 k1、2=1000（ 1）存在氢键）存在氢键ex：1、在缩聚的磺酸基、在缩聚的磺酸基酚羟基树脂上（酚羟基树脂上（k膨胀膨胀=3.2）金霉素与钠离子的交换产常数金霉素与钠离子的交换产常数3.2，而在磺基树脂上，而在磺基树脂上

32、（k膨胀膨胀=2.0），土霉素与氢离子的交换常数可达），土霉素与氢离子的交换常数可达1200。为什么？。为什么？ 76问：磺酸基和膦酸基树脂对青霉素（带负电荷）有吸问：磺酸基和膦酸基树脂对青霉素（带负电荷）有吸附作用附作用(？). 77（2）存在范德华力）存在范德华力 酚酚磺酸树脂对一价季胺盐类阳离子的亲和力随磺酸树脂对一价季胺盐类阳离子的亲和力随离子的水化半径上升而升高。离子的水化半径上升而升高。(？) 786、有机溶剂的影响、有机溶剂的影响 降低物质的解离能力：有机离子无机离子。降低物质的解离能力：有机离子无机离子。 ex：利用有机溶剂从树脂上洗脱难洗脱的有机：利用有机溶剂从树脂上洗脱难洗

33、脱的有机物质。金霉素为实例（用物质。金霉素为实例（用95%甲醇溶液洗脱）甲醇溶液洗脱）7910.8 大网格离子交换树脂大网格离子交换树脂大网格离子交换树脂的优点：大网格离子交换树脂的优点：交链度高交链度高孔径大孔径大比表面积大比表面积大在有机溶剂状态下也具有永久空隙度在有机溶剂状态下也具有永久空隙度808120.7 偶极离子吸附偶极离子吸附 两性物质随着溶液两性物质随着溶液ph的不同，可以三种电化学的不同，可以三种电化学状态存在：阳离子、阴离子、偶极离子。状态存在：阳离子、阴离子、偶极离子。hhh3nchcoohrh3nchcoor+ h+ oh+ h+ ohh2nchcoor82rs03h+

34、 h3+nr1coo rs0-3h3+nr1coo-h+交换容量大交换容量大rs0-3na+ h3+nr1coo-交换容量小交换容量小rs0-3h3+nr1coo-na+83提问：（1）若将无机离子和氨基酸的混合物通过）若将无机离子和氨基酸的混合物通过rs03na+树脂，两者可以分开吗？树脂，两者可以分开吗？（2）若将）若将rs03na+ h3+nr1coo在丙酮溶液在丙酮溶液中进行，两者可以分开吗？中进行，两者可以分开吗？（3）若）若phpk1, rs03h+与氨基酸的离交情与氨基酸的离交情况如何？况如何？（4）若）若phpk1, rs03h+与氨基酸的离交情与氨基酸的离交情况如何？况如何？

35、8420.8 树脂和操作条件的选择和应用举例树脂和操作条件的选择和应用举例20.8.1 树脂的选择树脂的选择1、 树脂类型的选择树脂类型的选择决定于生化物质的性质。强碱性生化物质强碱性生化物质:选用弱酸性树脂（解吸较容易）选用弱酸性树脂（解吸较容易）弱碱性生化物质弱碱性生化物质:选用强酸性树脂（防水解）选用强酸性树脂（防水解）强酸性生化物质强酸性生化物质:选用弱碱性树脂选用弱碱性树脂弱酸性生化物质：弱酸性生化物质：选用强碱性树脂选用强碱性树脂852、 树脂交链度的选择树脂交链度的选择原则原则：在不影响交换容量的条件下，尽量提高交链：在不影响交换容量的条件下，尽量提高交链度。度。l交链度大：交链

36、度大： 孔径小，生化大分子无法进入。孔径小，生化大分子无法进入。l交链度小：交链度小： 树脂的选择差树脂的选择差机械强度小，易粉碎。机械强度小，易粉碎。863、 树脂型式的选择树脂型式的选择酸性树脂：酸性树脂：h型、型、na型。碱性树脂：型。碱性树脂：cl型、型、oh型。型。弱酸性、弱碱性树脂：弱酸性、弱碱性树脂：na 型、型、cl型（有利于电离度）型（有利于电离度）强酸性、强碱性树脂：强酸性、强碱性树脂：任何型任何型偶极离子：偶极离子：氢型氢型8720.8.2 操作条件时操作条件时ph的选择的选择1、 吸附时选择吸附时选择原则原则 在生化物质稳定的范围内。在生化物质稳定的范围内。 使生化物质

37、能离子化。使生化物质能离子化。 使树脂离子化。使树脂离子化。88例：若选用强碱性离子交换树脂（例：若选用强碱性离子交换树脂（pk树树=12.5）去提）去提取弱酸性物质（取弱酸性物质（pk物物=4.3）,ph? 溶液的溶液的ph: pk树树phpk物物 (12.5ph4.3)892、 洗脱时选择洗脱时选择原则：原则：尽量使溶液中被洗脱离子的浓度降低。尽量使溶液中被洗脱离子的浓度降低。ph选择与吸附相反。选择与吸附相反。可选用缓冲液进行解吸，以防可选用缓冲液进行解吸，以防ph变化过大。变化过大。可选用有机溶剂洗脱较难洗脱的物质。能和水可选用有机溶剂洗脱较难洗脱的物质。能和水互溶，对生化物质的溶解度

38、要大。互溶，对生化物质的溶解度要大。 90应用举例： 发酵液中含有一定量的发酵液中含有一定量的 ，为使与分离，采用离子交换，为使与分离，采用离子交换法提取。法提取。 吸附：先吸附：先 后后 洗脱：用洗脱：用 先先 后后 收集收集 1.511的流分的流分 再生：用再生：用 glu3434rso hnhrso nhh33aarso hgrso ghnaoh332aarso gnaohrso nagh o3434rso nhnaohrso nanh ohphhcl33rso nahclrso hnacl3434rso nhhclrso hnh cl4nh9120.920.9 软水和无盐水的制备软水和

39、无盐水的制备20.9.120.9.1 软水制造软水制造软水：不含不含ca2+、mg2+离子的水。离子的水。用途：锅炉给水，离交时用于洗涤用水。用途：锅炉给水，离交时用于洗涤用水。表示：用硬度表示表示：用硬度表示 1度度=10mgcao/1l水中水中吸附：吸附：2rso3na+ca2+(或或mg2+) (rso3)2ca2+(或或mg2+)+na+解吸：解吸：(rso3)2ca2+(或或mg2+)+2nacl 2rso3na+cacl2(或或mgcl2)9220.9.220.9.2 无盐水制备无盐水制备无盐水：不含任何离子（阳、阴）的水。无盐水：不含任何离子（阳、阴）的水。方法：（方法：（1）复

40、床）复床rso3h+mx rso3m+hxroh+hx rx+h2o 其中：其中：m+：金属离子：金属离子 x：阴离子：阴离子93：rso3h能用能用rso3na代替吗？代替吗？(不能无法形成水不能无法形成水) rso3h能用能用rcooh代替吗？代替吗？(不能在水中不能在水中rcooh无法电解无法电解) 水可以先进阴柱，再进阳柱行吗？水可以先进阴柱，再进阳柱行吗？(不行不行,moh会沉淀在树脂上影响树脂交换性能会沉淀在树脂上影响树脂交换性能)。 94rohroh是强碱性树脂还是弱碱性树脂？或是两者都是强碱性树脂还是弱碱性树脂？或是两者都可以呢？可以呢？( (两者都可以，但是弱碱树脂不能除去弱

41、酸性阴离两者都可以，但是弱碱树脂不能除去弱酸性阴离子，如硅酸、碳酸等。子，如硅酸、碳酸等。) )复合床的顺序可以选用复合床的顺序可以选用 强酸强酸强碱强碱强酸强酸弱弱碱吗？碱吗？( (不行，因为还是无法去除弱酸性阴离子。不行，因为还是无法去除弱酸性阴离子。) )95（2）混合床）混合床 rso3h+roh+mex rso3me+rx+h2o 因为：最后生成的水，故反应完全，好象无数因为：最后生成的水，故反应完全，好象无数对阳、阴树脂串联一样。对阳、阴树脂串联一样。9620.9.3 有机物污染有机物污染（1）有机杂质一般为酸性，故对阴树脂污染）有机杂质一般为酸性，故对阴树脂污染较严重。较严重。（

42、2）污染分两种：）污染分两种： 系机械性阻塞树脂颗粒；系机械性阻塞树脂颗粒； 化学性不可逆吸附。如吸附单宁酸，腐植酸。化学性不可逆吸附。如吸附单宁酸，腐植酸。会促使树脂失效。会促使树脂失效。（3）已污染树脂的恢复。）已污染树脂的恢复。 漂白粉处理：将有机物氧化成小分子物质。漂白粉处理：将有机物氧化成小分子物质。 含含10%nacl和和1%naoh的溶液处理。的溶液处理。97l离子交换法提取蛋白质时，较无机离子的离子交离子交换法提取蛋白质时，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键、疏水作用以及范德华力有关l蛋白质是生物大分子物质，因此，其扩散行为也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较无机离子复杂20.10离子交换提取蛋白质离子交换提取蛋白质98传统离子