吸附离子交换 四组

吸附离子交换四组简介吸附法分离的关键在于物质的吸附和脱附作用的差异。离子交换分离法是利用溶液中离子与离子交换剂发生交换反应进行分离的方法。在分析测试中，离子交换分离技术是最有实用价值的前处理方法。主要内容1概述2工作原理3特点4应用5发展第一部分概述一、吸附吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。广义地讲，指固体表面对气体或液体的吸着现象。在化工生产中,吸附专指用固体吸附剂处理流体混合物,将其中所含的一种或几种组分吸附在固体表面上，从而使混合物组分分离，是一种属于传质分离过程的单元操作，所涉及的主要是物理吸附。吸附过程通常包括：

待分离料液与吸附剂混合

吸附质被吸附到吸附剂表面

料液流出

吸附质解吸回收常用吸附剂种类吸附剂通常应具备以下特征：对被分离的物质具有较强的吸附能力有较高的吸附选择性机械强度高再生容易、性能稳定价格低廉。常见吸附分离（吸附剂）●活性炭和分子筛●巯基棉纤维和泡沫塑料●大孔性吸附树脂●硅胶、氧化铝等吸附剂●纳米材料●壳聚糖●磁微球等活性炭分离

活性炭是常用的吸附剂，表面积约100~1000m2/g，粒度<90

m应占97%以上。活性炭是一种非极性吸附剂，较易吸附极性较小的分子。在分析上，活性炭可用来吸附、气体有机物，也可以在多元素富集中作为痕量载体应用。活性炭的吸附速度一般较快，通常只要把活性炭与试液共振荡3-5分钟，接着用滤纸过滤，即可定量吸附待测成分。活性炭分子筛分离

分子筛是一种晶态的金属硅铝酸盐矿物。它具有高度选择性吸附性能，是由于其结构形成许多与外部相通的均一微孔。凡是比分子筛孔径小的分子可通入孔道中，而较大者则留在孔外，借此筛分各种分子大小不同的混合物。分子筛主要用于气态物的分离和有机溶剂痕量水的除去。实验室一般采用4-5A的分子筛。硅胶极性吸附剂，可用于萜类、固醇类、生物碱、脂肪类、氨基酸等的吸附分离对极性化合物的吸附力大于非极性的，吸附活性跟含水量密切相关硅胶的活化表面大量羟基，很强吸水性，105－110℃活化1－2h氧化铝亲水性吸附剂，适用于亲脂性成分的分离按制备方法不同，分为碱性、中性、酸性氧化铝三种吸附活性随含水量增多而降低，用前也需去水分活化（150℃活化2h）大孔性吸附树脂是以苯乙烯和丙酸酯为单体,加入乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯为致孔剂,它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。一般为白色的球状颗粒,粒度为20～60目,是一类含离子交换集团的交联聚合物,它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,不受无机盐类及强离子低分子化合物的影响。

大孔吸附树脂具有吸附容量大、选择性好、易于解吸、机械强度高、再生处理简便、吸附速度快等优点,特别适用于从水溶液中分离低极性或非极性化合物。离子交换利用离子交换树脂作为吸附剂，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。

对离子与非离子物质，离子化合物之间的分离，离子交换法是最重要的手段之一。离子交换法分离效率高，分离容量大，但分离周期长，在分析测试中，通常用于解决较困难的分离问题。●树脂离子交换分离●离子交换纤维素和离子交换葡聚糖

各种离子交换剂的离子选择顺序工作原理一、吸附（1）活性炭

是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。对于只含一种吸附质的混合物，在一定温度下吸附质的平衡吸附量与其浓度或分压间的函数关系的图线，称为吸附等温线。对于压力不太高的气体混合物，惰性组分对吸附等温线基本无影响；而液体混合物的溶剂通常对吸附等温线有影响。同一体系的吸附等温线随温度而改变。温度愈高，平衡吸附量愈小。当混合物中含有几种吸附质时，各组分的平衡吸附量不同，被吸附的各组分浓度之比，一般不同于原混合物组成，即分离因子（见传质分离过程）不等于1。吸附剂的选择性愈好,愈有利于吸附分离。

分离只含一种吸附质的混合物时，过程最为简单。当原料中吸附质含量很低,而平衡吸附量又相当大时,混合物与吸附剂一次接触就可使吸附质完全被吸附。吸附剂经脱附再生后循环使用，并同时得到吸附质产品。但是工业上经常遇到的一些情况，是混合物料中含有几种吸附质,或是吸附剂的选择性不高，平衡吸附量不大,若混合物与吸附剂仅进行一次接触就不能满足分离要求，或吸附剂用量太大时，须用多级的或微分接触的传质设备。(2)分子筛依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子,同时根据不同物质分子极性或可极化度而决定吸附的次序,达到分离的效果,因而被形象的称为”分子筛”.

分子筛的孔径分布是非常均一的,因而分子筛比其他类型吸附剂更具有其独特的优越性：具有极高，深度干燥分离度；可以有效地避免分离时所产生共吸附现象，提高产品得率；可以在同一系统中同时完成干燥和物质的纯化；在较高的温度条件下，同样具有一定的吸附容量；分子筛系统较其他干燥和分离装置，设备投资低，运转成本低（3）大孔性吸附树脂树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附质)之间的范德华引力,通过它巨大的比表面进行物理吸附而工作,使有机化合物根据有吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。离子交换

离子交换树脂与含离子的溶液接触时，交换基团上的A+进入溶液，而溶液中的Bn+被树脂“吸附”，即“化学吸着”：去离子水的制备：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,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。

实验表明，在常温下，当离子浓度不大时，强酸型阳离子交换树脂树脂亲和力大小有如下一些规律。金属离子的价数增大，亲和力增大。如Na+<Ca2+<Al3+<Th4+离子价数相同时，亲和力大小随着水合离子半径的减少而增大。如1价离子：Li+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Tl+<Ag+；2价离子：Mg2+<Zn2+<Co2+<Cu2+<Cd2+<Ni2+<Ca2+<Sr2+<Pb2+<Ba2+。特点常见的吸附类型及其主要特点物理吸附有以下特点：①气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸气的凝结，故物理吸附热较小，与相应气体的液化热相近；②气体或蒸气的沸点越高或饱和蒸气压越低,它们越容易液化或凝结,物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脱附速率都较快；任何气体在任何固体上只要温度适宜都可以发生物理吸附，没有选择性；④物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附;⑤被吸附分子的结构变化不大,不形成新的化学键，故红外、紫外光谱图上无新的吸收峰出现，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的；⑦固体自溶液中的吸附多数是物理吸附。影响吸附的主要因素吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性…吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量…温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性溶液pH值：影响吸附质的解离盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点：①吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。②吸附热近似等于反应热。③吸附是单分子层的。因此可用朗缪尔等温式描述，有时也可用弗罗因德利希公式描述。捷姆金吸附等温式只适用于化学吸附：V/Vm=1/a·㏑CoP。式中V是平衡压力为p时的吸附体积；Vm是单层饱和吸附体积；a和c0是常数。④有选择性。⑤对温度和压力具有不可逆性。另外，化学吸附还常常需要活化能。确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性。大孔离子交换树脂的优点通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从而强化了离子交换的功能；减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染”现象（大分子不易洗脱）；可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不同的分离要求。常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；不良溶剂长链醇（碳4-10）煤油；高分子聚合物聚苯乙烯、聚丙烯酸酯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，