离子交换法精品课件

1、离子交换法第1页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五8.2离子交换法离子交换剂的种类和性能指标离子交换反应和离子交换亲和力离子交换分离的基本过程下节上节返回章第2页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/252 一类具网状结构的复杂高分子化合物,树脂骨架上有许多可被交换的活性基团.(1)阳离子交换树脂(H+型阳离子交换树脂): 含有酸性基团的交换树脂. 离子交换剂可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂(离子交换树脂)等两大类.含有-SO3H基的树脂(732);活性基团为-COOH(724)或-OH基.强酸型树脂:弱酸型树脂:1.kinds of

2、ion exchange resin:休息离子交换剂的种类和性能指标第3页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/253 羧基pH 4;酚基pH 9.5才具交换能力.(2)阴离子交换树脂(OH- 型阴离子交换树脂): 含有碱性基团的交换树脂. 弱酸型树脂因对H+的亲和力大,不能在酸性溶液中使用,但选择性高.强碱型树脂:弱碱型树脂:活性基团为季胺碱(717);活性基团为伯胺(701)或叔胺剂休息 弱碱型树脂不能在碱性溶液中使用.(3)螯合树脂:离子交换剂的种类和性能指标第4页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/254如含-N(CH2

3、COOH)2的螯合树脂. 除此以外,还有大孔树脂,氧化还原树脂,萃淋树脂,纤维交换剂等.休息 含有特殊基团的树脂,能与某些金属离子形成螯合物.2.behavior indexes of ion exchange resin:(1)交换容量(exchange capacity): 每克干树脂所能交换的离子的物质的量,单位为mmolg-1离子交换剂的种类和性能指标第5页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/255离子交换剂的种类和性能指标(2)交联度(crosslinking degree): 树脂中所含交联剂的质量分数.交联剂(crosslinking agent

4、): 树脂网状结构中起链接作用的成分. 树脂的交联度一般以4 14%为宜. 交联度越大,树脂的网眼越小,交换速度越慢, 但选择性较高.休息 交换容量的大小取决于树脂网状结构中活性基团的数目.返回节第6页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/256离子交换剂的种类和性能指标交联剂第7页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/257 利用离子交换树脂对不同离子的亲和力不同. 离子交换反应(ion exchange reaction)与其它化学反应一样,也遵从质量作用定律: R-B+ + A+ R-A+ + B+达到平衡时:离子交换分离原

5、理:其中A+r、B+r分别为树脂中A+与B+的浓度; A+、B+分别为溶液中A+和B+ 的浓度K =A+rB+B+rA+.休息离子交换反应和离子交换亲和力第8页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/258影响亲和力的因素 K称为树脂对离子的选择系数,或树脂对离子的亲和力(affinity). 水合离子的半径,所带电荷,极化度,亲和力.rule:同价离子,原子序数,亲和力. 如:Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Tl+Ag+水合离子半径;离子电荷. 休息离子交换反应和离子交换亲和力.第9页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/

6、259离子交换反应和离子交换亲和力 如:Na+ Ca2+ Fe3+ Th4+注意: 弱酸型树脂对H+亲和力大于其它阳离子; 弱碱型树脂对OH-亲和力大于其它阴离子.稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小不同价离子,所带电荷,亲和力.返回节休息第10页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/2510 一般根据需要.Al3+Fe3+9molL-1HClFeCl4-Al3+强碱型树脂树脂上:流出液:如:重量法测硫酸根时,SO42-与Fe3+的分离.再如:Al3+与Fe3+的分离.SO42- Fe3+强酸型树脂树脂上:Fe3+流出液:SO42-1.choice of ion

7、 exchange resin:休息离子交换分离的基本过程第11页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/25112.processes of ion exchange chromatography:装柱;交换;洗涤;基本过程:(1)装柱与交换: 交换分离一般在离子交换柱上进行. 装柱及交换全过程应防止树脂中产生气泡. 装柱后应据分离的需要对柱子进行处理.如Al3+ 与Fe3+分离时,需处理至流出液的酸度也是9molL-1 HCl才能进行交换.休息离子交换分离的基本过程洗脱;再生.第12页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/251

8、2ion exchange column:离子交换分离的基本过程第13页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/2513 将残留在柱上不发生交换的离子洗出柱. 洗涤液一般用去离子水. 对Al3+与Fe3+的分离就必须采用9molL-1 HCl, 否则Fe3+也会被洗下来.(3)洗脱(elution)与再生: 洗脱就是将被交换到树脂上的离子置换下来的过程. 对阳离子交换树脂一般用3 4molL-1HCl,易洗脱的也可采用较稀的HCl溶液(2)洗涤(wash):.休息离子交换分离的基本过程第14页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/2514 阴离子交换树脂常用NaCl或NaOH溶液; . 有时也可用合适的配位剂为洗脱剂; 另外,还可用不同浓度的酸溶液进行选择性洗脱. 一般洗脱的过程也就是树脂的再生过程. 再生就是将树脂恢复到交换前形式的过程. 再生后的树脂可继续用于离子交换下节返回节休息离子交换分离的基本过程第15页，共16页，2022年，5月20日，10点49分，星期五2022/9/2515离子交换分离的基本过程Ni2+Mn2+Co2+12molL-1HClMnCl42-CoCl42-