济南大学分离科学考试提纲及答案

1、济南大学分离科学考试提纲及答案回收率回收率:常用回收率来表示被分离组分在分离中的完全程度常用回收率来表示被分离组分在分离中的完全程度%100含量分离前欲测元素原来的测得量通过分离后欲测元素的回收率设设A为欲测定的痕量物质，为欲测定的痕量物质，B为主要成分，经分离后为主要成分，经分离后A的回收率为的回收率为RA，通式：，通式：%1000AAAQQRQA0和和QA分别表示分离前后欲测物质分别表示分离前后欲测物质A的含量。的含量。1、什么是回收率、分离因数？分离时对常量组分和痕量组分的回收率、分离因数要求如、什么是回收率、分离因数？分离时对常量组分和痕量组分的回收率、分离因数要求如何？何？ RA越大

2、越好！越大越好！2、分离因数（、分离因数（SB/A) 定义定义：两元素：两元素的回收率之比的回收率之比。ABBAABABQQQQRRS00/QA0 QABBBABRQQS0/一般情况一般情况SB/A10-3分离被认为完全。分离被认为完全。欲测组分欲测组分A，干扰组分，干扰组分BSB/A越小越好！越小越好！ 分离时对常量组分和痕量组分的回收率、分离因数要求如何？分离时对常量组分和痕量组分的回收率、分离因数要求如何？ 回收率回收率:RA通常小于通常小于l00，原因：挥发、分解或分离不完全，器皿和有关设备的吸附，原因：挥发、分解或分离不完全，器皿和有关设备的吸附作用以及其它人为的因素会引起欲分离组分

3、的损失。作用以及其它人为的因素会引起欲分离组分的损失。 对常量分析（含量对常量分析（含量 1组分）要求：组分）要求：RA 99.9；对痕量组分要求：；对痕量组分要求：RA 95，或至少不低于或至少不低于90。分离因数分离因数:一般情况一般情况SB/A K Kspsp 沉淀析出沉淀析出例例1 1 在在0.30mol/LHCl0.30mol/LHCl溶液中含有溶液中含有0.10mol/LCd0.10mol/LCd2+2+，室温下通入，室温下通入H H2 2S S气体至气体至饱和，维持溶液中饱和，维持溶液中H H2 2S(aq)S(aq)的浓度为的浓度为0.10mol/L0.10mol/L，试判断：

4、此时有无，试判断：此时有无CdSCdS沉淀生成？沉淀生成？CdSCdS的溶度积常数为的溶度积常数为 。已知氢硫酸的两。已知氢硫酸的两级解离常数级解离常数: : K Ka1a1=10=10-6. 88 -6. 88 K Ka2a2=10=10-14.15-14.15 27108spK解：解：6、硫化物沉淀分离中，硫离子的浓度应如何控制？没找到答案、硫化物沉淀分离中，硫离子的浓度应如何控制？没找到答案 饱和饱和H2S溶液中溶液中H2S=0.1mol/L济南大学分离科学考试提纲及答案Cd2+=0.1mol/L 有有CdS沉淀析出沉淀析出 如果是如果是Zn2+，有无有无ZnS沉淀生成？沉淀生成？ZnS

5、的溶度积常数为的溶度积常数为 K Ksp=2.510-22解解：饱和饱和H2S溶液中溶液中H2S=0.1mol/LZn2+=0.1mol/LZn2+ S2- = 0.1 1.0 10-21 = 1.0 10-22 1时时I I KKKDfD结论结论: 分配比随分配比随I-w浓度改变而改变浓度改变而改变woDIIK22wwwfIIIK23wI1fDKK济南大学分离科学考试提纲及答案例例2：某有机酸：某有机酸HA在水相和有机相中进行分配在水相和有机相中进行分配两相中的平衡关系如下：两相中的平衡关系如下：wwwoAHHAHADKwoHAHADKwwwHAAHaKwwoAHAHADKawwwwoH/1

6、/HAA1/HAHAaDKKD结论：分配比随水溶液结论：分配比随水溶液pH的变化而变化的变化而变化设某脂肪酸设某脂肪酸HA，在乙醚与水中的，在乙醚与水中的KD=103 Ka=10-5(2) H+ Ka时，即时，即pH 5 lgD = 8 - pH以以lgD pH作图作图(1) H+Ka时，即时，即pH5 lgD = lgKD= 3图图3-1 脂肪酸的分配比与脂肪酸的分配比与pH关系（关系（Ka=10-5，KD=103） 可知：可知：（1）pH5， lgD = 8 - pH 得一直线得一直线济南大学分离科学考试提纲及答案萃取百分率（萃取率）萃取百分率（萃取率）萃取百分率：表示被萃取的组分已萃入有

7、机相的总量与原始溶液中被萃取组分总量比值萃取百分率：表示被萃取的组分已萃入有机相的总量与原始溶液中被萃取组分总量比值的百分数。用的百分数。用E表示。表示。 某一物质某一物质A的水溶液，体积为的水溶液，体积为V水水，用有机溶剂萃取时，有机溶剂的体积为，用有机溶剂萃取时，有机溶剂的体积为V有有%100/%100有水水水有有有有的总含量在有机溶剂中的总含量VVDDVcVcVcAAE分子分母同分子分母同除以除以c水水V有有5、衡量萃取完全的指标是什么？其影响因素有那些？、衡量萃取完全的指标是什么？其影响因素有那些？ 讨论讨论（1）在分析工作中，一般常用等体积的溶剂来萃取。）在分析工作中，一般常用等体积

8、的溶剂来萃取。V有有 = V水水%1001DDE(2) 分配比分配比D大，萃取率大，萃取率E大，萃取就进行完全。大，萃取就进行完全。若若 V有有 = V水水D=1000时，时， E = 99.9% 萃取完全萃取完全D=100时，时， E = 99.0% 当组分含量较少可认为当组分含量较少可认为 萃取完全萃取完全D=10时，时， E = 90.9% 一次萃取不完全一次萃取不完全%100/有水VVDDE（3）E由由D、 V有有/ V水水决定，决定， D 、 V有有/ V水水 ， E 济南大学分离科学考试提纲及答案6、萃取率及相关计算？萃取率与哪些因素有关？采用什么措施可提高萃取率？为什么在、萃取率

9、及相关计算？萃取率与哪些因素有关？采用什么措施可提高萃取率？为什么在进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？进行螯合萃取时，溶液酸度的控制显得很重要？ 部分答案见第部分答案见第5题题提高萃取率有两个重要途径提高萃取率有两个重要途径:采用（少量有机溶剂）多次萃取，采用协同萃取采用（少量有机溶剂）多次萃取，采用协同萃取 萃取率：萃取率： ，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体系）和相比有关，可见萃取率与分配比（即溶质性质和萃取体系）和相比有关， 但组分含量无关。但组分含量无关。 螯合物萃取过程可表示为：螯合物萃取过程可表示为： 可见，溶液酸度可能影响螯可见，溶液酸度可能影响螯合剂的离解、金属离

10、子的水解以及其他副反应，影响螯合物萃取平衡，因此在进行螯合合剂的离解、金属离子的水解以及其他副反应，影响螯合物萃取平衡，因此在进行螯合萃取时酸度控制是非常重要的。萃取时酸度控制是非常重要的。 连续萃取连续萃取:溶质经一次萃取后溶质经一次萃取后,分离两相分离两相,再用新鲜的有机溶剂萃取剩余在水相中的溶质再用新鲜的有机溶剂萃取剩余在水相中的溶质,再再分离分离,如此反复。如此反复。7、什么是连续萃取法？为什么用连续萃取数次的方法，要达到单次萃取同样的萃取率，、什么是连续萃取法？为什么用连续萃取数次的方法，要达到单次萃取同样的萃取率，只需用较少量的有机溶剂？第二问没找到答案只需用较少量的有机溶剂？第二

11、问没找到答案,凑合见下面几页凑合见下面几页济南大学分离科学考试提纲及答案设设D =10，原水溶液中溶质，原水溶液中溶质A的总浓度的总浓度c0 体积体积V水水；有机溶剂体积；有机溶剂体积V有有。萃取一次，平衡时：水溶液中萃取一次，平衡时：水溶液中A总浓度总浓度c1，有机，有机 相中相中A总浓度总浓度c1有水有水水DVcVcVcVcVc11110若若V有有=V水水 000011111cDcDVVVVcDVVVcc有水有水有水水连续萃取连续萃取萃取二次，平衡时：水溶液中萃取二次，平衡时：水溶液中A总浓度总浓度c2同理同理0001311301ccDVVVcc有水水连续萃取三次，用有机溶剂总体积为连续萃

12、取三次，用有机溶剂总体积为V有有=3V水水时，时，萃取定量完成。萃取定量完成。E=？萃取三次，平衡时：水溶液中萃取三次，平衡时：水溶液中A总浓度总浓度c3济南大学分离科学考试提纲及答案单次萃取单次萃取V有有=3V水水萃取一次，平衡时：水溶液中萃取一次，平衡时：水溶液中A总浓度总浓度c1%78.96%1003 / 11010%100/有水VVDDE与连续萃取与连续萃取3次相比，消耗同量的有机溶剂，但效果不及连续萃取。次相比，消耗同量的有机溶剂，但效果不及连续萃取。100%)1 (1 (%)1nnEE思考：思考：n次连续萃取的萃取率次连续萃取的萃取率?%91.90%1001/11010%100/1

13、有水VVDDE自己推自己推导导若连续萃取若连续萃取3次，次，D=10，V有有=V水水%92.99%100%)91.901(1%100%)1(1(%)3313EE2)100lg(2)100lg(1EEnn济南大学分离科学考试提纲及答案由上式可得：由上式可得：72)50100lg(2)99100lg(n假定一次萃取的假定一次萃取的E1（%）=50%（即（即D=1），欲达到），欲达到En（%）=99%，必须连续萃取几次？，必须连续萃取几次？欲达到欲达到En（%）=99.9%，又必须连续萃取几次？，又必须连续萃取几次？解解 ：)/VSDamLg（）（树脂在水中的表观体积）溶胀后树脂重量（）表观密度（E

14、n（%）=99%，En（%）=99.9%，OHRCOOHRHPORHSOCHRHSORHSOR233233很有用！很有用！济南大学分离科学考试提纲及答案例例3 用用100mL乙醚从乙醚从100mL10-2mol/L的某药物水溶液中萃取该药物后，计算在每一相中的某药物水溶液中萃取该药物后，计算在每一相中的物质量和浓度及萃取效率。（假设该药物在乙醚和水中的分配比为的物质量和浓度及萃取效率。（假设该药物在乙醚和水中的分配比为3.0）。如果用）。如果用1000mL乙醚萃取，萃取效率又怎样？乙醚萃取，萃取效率又怎样？解解（1）V有有= 100mL V水水= 100mL c0=10-2mol/L D=3.

15、0设萃取后乙醚相中药物的浓度设萃取后乙醚相中药物的浓度c 水相中药物的浓度水相中药物的浓度cD=c/cc0 V水水= cV水水 + c V有有= cV水水 + cD V有有c = c0 V水水/ (V水水 + D V有有) = c0/(1+D) =10-2/4=2.510-3mol/Lc=Dc=3 2.510-3mol/L= 7.510-3mol/Ln= cV水水 = 2.510-3 100 10-3 = 2.510-4 moln=c V有有=7.510-3 100 10-3 = 7.510-4 molE= D/(D+V水水/V有有)=D/(D+1)=3/(3 + 1)=75%(2) V有有=

16、 1000mL V水水= 100mL c0=10-2mol/Lc = c0 V水水/ (V水水 + D V有有) = 10-2/(1+310)=3.2210-4mol/LE= D/(D+V水水/V有有) =3/(3 + 100/1000)=96.8%c=Dc=3 3.2210-4mol/L= 9.710-4mol/L济南大学分离科学考试提纲及答案8、萃取体系是根据什么进行分类的？常用的萃取体系有哪几类？分别举例说明。、萃取体系是根据什么进行分类的？常用的萃取体系有哪几类？分别举例说明。 根据萃取反应，一般可将萃取分离法分为以下几种根据萃取反应，一般可将萃取分离法分为以下几种:无机共价化合物萃取

17、无机共价化合物萃取 （如一些卤素及（如一些卤素及卤化物，卤化物，Cl2 Br2 I2 AsX3 等被某些惰性溶剂如等被某些惰性溶剂如 CCl4 CHCl3 C6H6 等萃取）金属螯合物等萃取）金属螯合物萃取、（萃取、（Cu(H2O)42+与乙酰酮反应，生成的螯合物可用与乙酰酮反应，生成的螯合物可用CHCL3，CCL4， C6H6，二甲，二甲苯萃取，也可用乙酰丙酮萃取，因此，乙酰丙酮既是萃取剂，又是萃苯萃取，也可用乙酰丙酮萃取，因此，乙酰丙酮既是萃取剂，又是萃 取溶剂）、离子缔取溶剂）、离子缔合物萃取（如合物萃取（如 Cu2+与新亚铜灵（与新亚铜灵（2，9-二甲基二甲基-1，10 二氮菲）二氮菲

18、） 形成络阳离子，再与形成络阳离子，再与 Cl-形成可被形成可被 CHCl3 萃取的离子缔合物）、共萃取与抑萃取萃取的离子缔合物）、共萃取与抑萃取 （用乙醚或二异丙醚从卤化物溶（用乙醚或二异丙醚从卤化物溶液中萃取大量铁（液中萃取大量铁（）时，微量铟、锡、锑会共）时，微量铟、锡、锑会共 萃取，如在萃取，如在 6molL-1 氢溴酸溶液中用硝氢溴酸溶液中用硝基苯萃取微量钨时的分配比是基苯萃取微量钨时的分配比是 5.3。当。当 溶液中有溶液中有 0.2mol -1 钼化合物存在时，分配比减钼化合物存在时，分配比减少为少为 0.095）、熔融盐萃取（）、熔融盐萃取（Eu3+ L -1 从从 15.6

19、molL HNO3 中，用磷酸三丁酯萃取时的中，用磷酸三丁酯萃取时的 D 值为值为 0.032，而用磷酸三丁酯，而用磷酸三丁酯 在在 LiNO3-KNO3（熔点（熔点 120）熔融状态下萃取时，）熔融状态下萃取时，D 值为值为 16，增加了，增加了 500 倍）等。倍）等。 9、在形成螯合物的萃取体系中，、在形成螯合物的萃取体系中，pH1/2表示了什么？它的大小由什么因素决定的？对于表示了什么？它的大小由什么因素决定的？对于pH1/2相差较大的离子，应如何使它们分离？对于相差较大的离子，应如何使它们分离？对于pH1/2相差较小的离子，又如何使它们相差较小的离子，又如何使它们分离？分别举例加以说

20、明。分离？分别举例加以说明。济南大学分离科学考试提纲及答案10、提高萃取率及选择性的方法、提高萃取率及选择性的方法?见第见第6题题,具体答案没找到具体答案没找到 11、什么是盐析剂？为什么盐析剂可以提高萃取效率？见第、什么是盐析剂？为什么盐析剂可以提高萃取效率？见第1题题h,第二问答案为其作用第二问答案为其作用,具体答案不知道具体答案不知道1加入电解质，其离子水化过程中与原有离子争夺溶剂化溶剂，同时大幅度减少未溶剂化加入电解质，其离子水化过程中与原有离子争夺溶剂化溶剂，同时大幅度减少未溶剂化的容积分子，使可参与被萃金属离子的溶剂化的溶剂分子减少。的容积分子，使可参与被萃金属离子的溶剂化的溶剂分

21、子减少。 2由于溶剂化作用等原因，使水的介电常数减低，从而有利于离子缔合物的形成。由于溶剂化作用等原因，使水的介电常数减低，从而有利于离子缔合物的形成。 3在浓度较高的电解质溶液中，如在浓度较高的电解质溶液中，如0.1mol/L时，一般随电解质浓度提高，活度系数减小，时，一般随电解质浓度提高，活度系数减小，从而使水分子从被盐析离子近周离开的活化能减小，有利于萃取。从而使水分子从被盐析离子近周离开的活化能减小，有利于萃取。 4同离子效应的存在有利于萃取。同离子效应的存在有利于萃取。 12、用、用8-羟基喹啉为萃取剂，用氯仿作溶剂，萃取分离铁离子、钴离子和锰离子时，羟基喹啉为萃取剂，用氯仿作溶剂，

22、萃取分离铁离子、钴离子和锰离子时，已知它们萃取曲线的已知它们萃取曲线的pH1/2分别是分别是1.5、5.2、6.7。问这三种离子是否可以用这样的溶剂萃。问这三种离子是否可以用这样的溶剂萃取进行分离？不知道取进行分离？不知道济南大学分离科学考试提纲及答案交联度交联度:交联度就是指树脂的交联程度，通常用加入树脂中交联剂的百分含量表示。交联度就是指树脂的交联程度，通常用加入树脂中交联剂的百分含量表示。真密度：真密度：指树脂颗粒本身密度。指树脂颗粒本身密度。020121211)11()11(cDcDcc%100反应混合物重量交联剂重量交联度102)50100lg(2)9.99100lg(n交换容量交换

23、容量总交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中，所有交换基团的总数。总交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中，所有交换基团的总数。操作交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中，实际参加反应的活性基团的总数。操作交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中，实际参加反应的活性基团的总数。单位：单位：mmol/mL mmol/gmmol/mL mmol/g1 1、简述离子交换分离法。、简述离子交换分离法。 利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法。利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法。2 2、离子交换树脂的化学结构性能、离子交换树脂的化学结构性能 3、简述树脂

24、的密度、交联度、交换容量含义。、简述树脂的密度、交联度、交换容量含义。 离子交换树脂是一种具有网状结构的高分子聚合物，其结构主要有两部离子交换树脂是一种具有网状结构的高分子聚合物，其结构主要有两部 分：一部分是分：一部分是高分子聚合物骨架，它使树脂具有一定的化学稳定性；另一部分是高分子聚合物骨架，它使树脂具有一定的化学稳定性；另一部分是 活性基团，是离子活性基团，是离子交换反应的基础。交换反应的基础。 济南大学分离科学考试提纲及答案1、阳离子交换树脂、阳离子交换树脂交换基是酸性基团交换基是酸性基团, ,它的它的H H+ +能交换阳离子的树脂为阳离子交换树脂。能交换阳离子的树脂为阳离子交换树脂。

25、据交换基团酸性的强弱，分为强酸性，弱酸性。据交换基团酸性的强弱，分为强酸性，弱酸性。 nrsnsrMnHHMHMKOH强酸性强酸性中等酸性中等酸性弱酸性弱酸性(1) (1) 强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂: :含有强酸性活泼基团含有强酸性活泼基团-SO-SO3 3H, H, 可分为聚苯乙烯型和酚醛型。可分为聚苯乙烯型和酚醛型。特点特点:强酸性苯乙烯型阳离子交换树脂强酸性苯乙烯型阳离子交换树脂 淡黄色球状颗粒；淡黄色球状颗粒； 化学稳定性好，耐磨性好；在酸化学稳定性好，耐磨性好；在酸性、碱性和中性介质中都可使用；交换反应速度快；无机、有机阴离子均可交换。性、碱性和中性介质中都可使用；交

26、换反应速度快；无机、有机阴离子均可交换。（2）弱酸性阳离子交换树脂）弱酸性阳离子交换树脂含有弱酸性活泼基团，如：含有弱酸性活泼基团，如：-COOH、-OH等。等。此类树脂的交换能力受酸度的影响较大。此类树脂的交换能力受酸度的影响较大。4、简述离子交换树脂的种类，各有什么特点？、简述离子交换树脂的种类，各有什么特点？ ) /VSDwmLg （）树脂所排除水的体积（）溶胀后树脂重量（）真密度（济南大学分离科学考试提纲及答案3、特殊的离子交换树脂、特殊的离子交换树脂特点：高选择性和高稳定性。稳定性特点：高选择性和高稳定性。稳定性 是由于它与金属离子形成了内络盐的缘故是由于它与金属离子形成了内络盐的缘

27、故，选择性，选择性 主要决定于树脂中螯合基的结构。主要决定于树脂中螯合基的结构。 ：具有高选择性的离子交换树脂：具有高选择性的离子交换树脂选择性好，可用于阴、阳离子的分离。选择性好，可用于阴、阳离子的分离。大孔径树脂大孔径树脂微孔树脂微孔树脂( (凝胶型树脂凝胶型树脂):):网孔网孔2-4nm,2-4nm,比表面比表面 大孔径树脂大孔径树脂(大网树脂大网树脂):网孔网孔20-120nm,比比 一般为一般为2120 m2120 m2 2/g/g。 表面一般为表面一般为0.1 m2/g 有较好的机械性能。有较好的机械性能。 交换基是碱性基团，交换基是碱性基团，能交换阴离子的树脂。能交换阴离子的树脂

28、。2、阴离子交换树脂、阴离子交换树脂（1）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂:具有强碱性的活泼基团：具有强碱性的活泼基团：-CH2N(CH3)3+Cl 特性特性:淡黄色的球状颗粒；对强酸根和弱酸根都能交换；对酸碱氧化剂及某些有机溶剂都淡黄色的球状颗粒；对强酸根和弱酸根都能交换；对酸碱氧化剂及某些有机溶剂都比较稳定；在酸性、碱性溶液中都能使用，比较稳定；在酸性、碱性溶液中都能使用，交换容量不受溶液中交换容量不受溶液中pHpH值影响。值影响。（2）弱碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂:具有弱碱性的活泼基团：具有弱碱性的活泼基团：-CH2NH3+Cl -，-CH2NH2(CH3)+Cl

29、 -， -CH2NH(CH3)2+Cl -，此类树脂的交换能力受酸度的影响较大。此类树脂的交换能力受酸度的影响较大。济南大学分离科学考试提纲及答案5、怎样选择树脂？如果要在盐酸介质中分离铁离子和铝离子，应选择什么树脂？分离后、怎样选择树脂？如果要在盐酸介质中分离铁离子和铝离子，应选择什么树脂？分离后铁离子和铝离子分别出现在哪里？铁离子和铝离子分别出现在哪里？济南大学分离科学考试提纲及答案选择系数选择系数 某氢型阳离子交换树脂，某氢型阳离子交换树脂，与溶液中阳离子发生交换反应，即：与溶液中阳离子发生交换反应，即：nR-H + Mn+ = Rn-M + nH+交换达到平衡：交换达到平衡：1MnHK

30、Mr、Hr 平衡时，平衡时，Mn+、H+在树脂相中浓度在树脂相中浓度 （mmol/g)Ms、Hs 平衡时，平衡时，Mn+、H+在水溶液中浓度在水溶液中浓度 （mmol/mL) 在一定条件下，平衡常数在一定条件下，平衡常数K值的大小表示树脂对值的大小表示树脂对Mn+的吸附能力的强弱，即树脂对离的吸附能力的强弱，即树脂对离子亲和力的大小。子亲和力的大小。 sMHKD22222srCaHsrHHKCaCaDMnHK : : 表示树脂对表示树脂对Mn+的亲和力大于树脂对的亲和力大于树脂对H H+ +的亲和力；即的亲和力；即Mn+比较牢固比较牢固的结合在树脂上。的结合在树脂上。 : : 表示树脂对表示树

31、脂对Mn+的亲和力小于树脂对的亲和力小于树脂对H H+ +的亲和力；即的亲和力；即H+比较牢固比较牢固的结合在树脂上。的结合在树脂上。: :树脂对树脂对Mn+和和H H+ +的亲和力相同。的亲和力相同。 若溶液中各种离子的浓度相同，则亲和力大的离子先被交换上去，亲和力小的后被交若溶液中各种离子的浓度相同，则亲和力大的离子先被交换上去，亲和力小的后被交换上去。若选用适宜的洗提液洗脱时，则后被交换上去的离子先洗脱下来，从而使各种换上去。若选用适宜的洗提液洗脱时，则后被交换上去的离子先洗脱下来，从而使各种离子彼此分离。离子彼此分离。rssrCsLiLiCsLiCsK金属离子金属离子Mn+对离子交换树

32、脂的选择系数。对离子交换树脂的选择系数。表示同一种离子交换树脂对不同离子的吸附选择性，不同类型树脂的表示同一种离子交换树脂对不同离子的吸附选择性，不同类型树脂的K值不同。值不同。也可用来表示两种离子对树脂亲和力的差别也可用来表示两种离子对树脂亲和力的差别6、离子交换体系的选择系数、分配系数的含义及相关计算。、离子交换体系的选择系数、分配系数的含义及相关计算。济南大学分离科学考试提纲及答案（1）水合离子半径：半径越小，亲和力越大；）水合离子半径：半径越小，亲和力越大；（2）离子化合价：高价离子易于被吸附；）离子化合价：高价离子易于被吸附；（3）溶液）溶液pH：影响交换基团和交换离子的解离程度，但

33、不影响交换容量；：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容量；（4）离子强度：越低越好；）离子强度：越低越好；（5）有机溶剂：不利于吸附；）有机溶剂：不利于吸附；（6）交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度小，膨胀）交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度小，膨胀度大，吸附量减少；度大，吸附量减少； （7）树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力；）树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力； 影响离子交换选择性的因素影响离子交换选择性的因素例例1：已知某阳离子交换树脂的选择系数：已知某阳离子交

34、换树脂的选择系数：KLiCs = 3.25, KLiNa = 1.98, 那么那么KNaCs = ? 解：解：R-Li + Cs+ = R-Cs + Li+rssrCsLiLiNaLiNaKR-Li + Na+ = R-Na + Li+NaLiCsLirssrrssrrssrCsNaKKLiLiNaNaLiLiCsCsNaCsNaCsKR-Na + Cs+ = R-Cs +Na+rssrCsLiLiCsLiCsKrssrCsLiLiNaLiNaKsrMMMD济南大学分离科学考试提纲及答案分配系数分配系数rssrMHHMHMK某离子某离子Mn+和树脂进行交换反应达到平衡后

35、，和树脂进行交换反应达到平衡后，Mn+离子在树脂相浓度和液相中浓度之比值离子在树脂相浓度和液相中浓度之比值.Mr 平衡时，树脂相中平衡时，树脂相中Mn+的浓度的浓度 （mmol/g)Ms 平衡时，水溶液中平衡时，水溶液中Mn+的总浓度的总浓度 （mmol/mL) R-H + M+ = R-M + H+一价一价M+，交换反应：，交换反应：srMHsrMHHKMMD若溶液中无其它副反应：若溶液中无其它副反应：)()()(22mLCagCasCarCasr溶液体积树脂重量（若若M+是痕量离子，是痕量离子，H+r为常数为常数1MnHKsMHKDlg2lglg2sMHDlglg二价二价gmmolHr/9

36、 . 422 1 . 0 2 5 min济南大学分离科学考试提纲及答案例例2：2克克H型树脂与型树脂与100mL0.1mol/LHCl并含有并含有0.001mol/LCa2+溶液一起振荡，求平衡时，溶液一起振荡，求平衡时，钙遗留于溶液中的百分数。（已知：钙遗留于溶液中的百分数。（已知：K2HCa = 3.2，树脂交换容量为，树脂交换容量为5mmol/g)。解：交换反应：解：交换反应：2R-H + Ca2+ = R2-Ca + 2H+Ca2+进入树脂相最大量：进入树脂相最大量：0.001 100=0.1mmol平衡时：平衡时：mLmmolHs/102. 01002 . 01001 . 0max2

37、2222rssrCaHHCaHCaK7400102. 09 . 42 . 322%100含量分离前欲测元素原来的测得量通过分离后欲测元素的回收率交换反应：交换反应：2R-H + Ca2+ = R2-Ca + 2HMHKDlglglg溶液中遗留钙的百分数：溶液中遗留钙的百分数：%33.991148148被树脂吸附钙的百分数：被树脂吸附钙的百分数：1MnHK%67. 011481) () () (sCarCasCa济南大学分离科学考试提纲及答案7、什么是离子交换树脂的交联度、什么是离子交换树脂的交联度?他对树脂的性能有何影响他对树脂的性能有何影响?交联度如何表示交联度如何

38、表示? 济南大学分离科学考试提纲及答案8、离子交换动力学过程分几步进行，决定离子交换过程的速度是那几步？、离子交换动力学过程分几步进行，决定离子交换过程的速度是那几步？ 离子交换反应一般分为五步：离子交换反应一般分为五步：（1）外扩散：溶液中的离子扩散到树脂表面，在树脂相与溶液相之间，存在一薄层，这）外扩散：溶液中的离子扩散到树脂表面，在树脂相与溶液相之间，存在一薄层，这一薄层的溶液是静止不动的，即所谓的道南膜，一般可认为道南膜的厚度约一薄层的溶液是静止不动的，即所谓的道南膜，一般可认为道南膜的厚度约10-210-3cm。扩散必须通过这一层膜，才能到达树脂表面，这一过程通常称为外扩散或膜扩散。

39、扩散必须通过这一层膜，才能到达树脂表面，这一过程通常称为外扩散或膜扩散。（2）内扩散：穿过半透膜的离子进入树脂相颗粒的内部网状结构中，到达交换基团附近，）内扩散：穿过半透膜的离子进入树脂相颗粒的内部网状结构中，到达交换基团附近，这一过程常称为内扩散或颗粒扩散。这一过程常称为内扩散或颗粒扩散。（3）离子进行交换反应）离子进行交换反应（4）被交换下来的离子，经内扩散，到达树脂的表面。）被交换下来的离子，经内扩散，到达树脂的表面。（5）被交换下来的经扩散至树脂表面的离子，穿过膜，扩散到溶液中。）被交换下来的经扩散至树脂表面的离子，穿过膜，扩散到溶液中。这五个步骤实际上可以看成主要为三个步骤，即外扩散

40、、内扩散与交换反应。其中交换这五个步骤实际上可以看成主要为三个步骤，即外扩散、内扩散与交换反应。其中交换反应一般认为是较快的，而外扩散、内扩散是较慢的。因此，整个交换过程的速度决定反应一般认为是较快的，而外扩散、内扩散是较慢的。因此，整个交换过程的速度决定于外扩散和内扩散的速度。于外扩散和内扩散的速度。 9、树脂型号、粒度应如何选择？、树脂型号、粒度应如何选择？ 树脂型号的选择（树脂型号的选择（1）某种阳离子与共存阴离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂。）某种阳离子与共存阴离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂。（2）某种阳离子与共存阳离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂；可选择阴离子交换）某种

41、阳离子与共存阳离子的分离可选用强酸性阳离子交换树脂；可选择阴离子交换树脂。树脂。（3）某种阴离子与共存阳离子的分离选择强碱性阴离子交换树脂。一般应用较多：）某种阴离子与共存阳离子的分离选择强碱性阴离子交换树脂。一般应用较多： 聚苯乙烯型的强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。聚苯乙烯型的强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。树脂粒度的选择树脂粒度的选择:制备分离制备分离:50100目目;分析分离分析分离:80100目目;离子交换色谱柱离子交换色谱柱:100200目目济南大学分离科学考试提纲及答案10、手工装柱要注意什么？进行交换操作时应注意什么？、手工装柱要注意什么？进行交换操作时应注意什么？ a a 装柱时需小心使树脂装入柱中，不要有空气泡夹在其中，装柱时，可选用蒸馏水装满装柱时需小心使树脂装入柱中，不要有空气泡夹在其中，装柱时，可选用蒸馏水装满柱子，然后将树脂加入，在使用过程中，必须使树脂保持在液面以下。否则。液柱子，然后将树脂加入，在使用过程中，必须使树脂保持在液面以下。否则。液 面流到面流到树脂层后，一部分树脂混入大量气泡，影响交换操作的正常进行，如果出现这种情况，树脂层后，一部分树脂混入大量气泡，影响交换操作的正常进行，如果出现这种情况，可以这样进行：立即将底部活塞关住，向柱中加蒸馏水用细玻璃棒搅动上层树脂，赶出可以这样进行：立即将底部活塞关住，向柱中