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第9章 离子交换法 本章主要内容: 第一节 概述； 第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性能 和测定方法*** 第三节 离子交换过程的理论基础； 第四节 大网格离子交换树脂； 第五节 树脂及操作条件的选择； 第六节 树脂污染与再生； 第七节 离子交换法的应用与新技术； 离子交换过程示意图 第一节 概述 3、离子交换法的特点： 1) 浓缩效应 2) 处理对象广、分离容易 3) 成本低，设备简单，操作方便 4) 分离效率高，分离容量大 5) 生产周期长，pH 变化大，不宜用于稳定性较差的化合物分离 第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法 一、离子交换剂分类（143-146页） 1、按水结合力大小，离子交换剂可分为疏水性和亲水性两大类： 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂： 其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物质 第二节 离子交换剂分类、合成、理化性能和测定方法--离子交换剂分类 2）、多糖类（亲水性）离子交换剂： 其基质是天然的或人工合成的、与水结合力较大的物质 常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖 一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类 2、根据活性基团分类 1) 强（中强）酸性阳离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH无关 - SO3H，（强酸型） -PO（OH）2 ，-PHO（OH）（中强酸型） 反应例子： RSO3H+NaCl RSO3Na + HCl 一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类 2) 弱酸性阳离子交换树脂 交换性能和溶液的pH有很大关系，羧酸阳离子树脂须在pH﹥4.5 、酚羟基树脂须在pH﹥9的溶液中进行反应。 -COOH， -OH (酚羟基） 典型的交换反应： 一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类 3）强碱性阴离子交换树脂 有两种：一种含三甲胺基(Ⅰ型) 和一种含二甲基-β-羟基-乙基胺基团 (Ⅱ型) 其交换能力与外界溶液的pH无关 一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类 4）弱碱性阴离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般宜在pH﹤ 7的溶液中使用。 功能基团如下: 伯胺基团-NH2； 仲胺基团- NHR； 叔胺基团- N(R)2； 一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类 3、按物理结构分类： 凝胶型（孔径为5nm); 大孔型（孔径为20—100nm); 4、 按合成的树脂所用原料单体分类： 苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。 几种离子交换树脂特点 几种离子交换树脂特点 二 离子交换剂结构 离子交换树脂结构—具体例子 第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法 四、离子交换剂的合成 1、合成方法： 1）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通常是水）产生的方法。 2）加聚法：指反应过程中没有水产生的树脂合成法 四、离子交换剂的合成—交联度 交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。 一般交联度为4～ 14，常见为8。 DP 交联度 = M X 100% D为二乙烯苯的分子量；P为二乙烯苯的摩尔数，M为单体相总质量 其中随交联度的增加则有： （1）网状结构的紧密度（高） （2）孔径大小（小） （3）交换速度 （慢） （4）选择性（高） 第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法 五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (1)．粒度 ①有效粒径是指筛分树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。 ②均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径（d60%）与能通过10%体积的树脂的筛孔直径（d10%）之比。均一系数越小，表明树脂颗粒越均匀。 在文献上常常见到用筛目数(或筛孔直径)表示树脂粒度。 五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (2)．外观 ①?颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤褐色、黑等，粒度大小为16~60目90%； ※?树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。 ②?形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、纤维状等。 ※?圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一般要求90%。 一般以球形、浅色为宜 五、离子交换树脂的理化性能与测定方法--物理性能 (3)．含水量 树脂颗粒在水中吸收水分→平衡→离心除去外部水分→得到含平衡水的湿树脂→ 105oC烘干→烘干前后的质量之差→含水量。 含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔隙的大小。对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响比较大。 五、离子交换树脂的理化性能与测定方法--物理性能 (4)．体积与密度 ①真体积V真 ②