第四章离子交换分离法.ppt

第四章 离子交换分离法 §4.1 概述 §4.1 概述 一、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。 §4.2 离 子 交 换 剂 离子交换剂：具有离子交换能力的所有物质，通常指固体离子交换剂，固体离子交换剂又称为吸着离子交换剂。 无机离子交换剂： 由天然的(粘土、沸石类矿物)和合成的(合成沸石、分子筛、水合金属氧化物、多价金属酸性盐类、杂多酸盐等)化合物构成。 有机离子交换剂 ：人工合成的带有离子交换功能团的高分子聚合物．其中应用最为广泛的是离子交换树脂，其化学结构、类型、性质及其应用本章将作重点介绍。 一、离子交换树脂的结构性能和作用 1、离子交换树脂的化学结构性能 一般离子交换树脂的表观密度为：0.6 ~ 0.9 g/mL; 真密度为：1.2 ~ 1.4 g/mL. 真密度：指树脂颗粒本身密度。 (4)、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。 树脂的交联度一般在4~14%之间。 例如：国产强酸型树脂1?12，表示是强酸型树脂，编号1，交联度12%。 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：mmol/mL mmol/g 二、离子交换树脂的种类 离子交换树脂 阳离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂 特殊的离子交换树脂 1、阳离子交换树脂 交换基是酸性基团,它的H+能交换阳离子的树脂为阳离子交换树脂。 3、特殊的离子交换树脂 螯合树脂 §4.3 离子交换分离法的基本原理 一、道南理论 1、树脂在水中溶胀后，树脂表面和外界溶液之间的界面可以看成是一个半透膜，膜的一边是树脂相，膜的另一边是液相。 2、树脂网状上的固定离子不能透过膜，而平衡离子则可以通过膜进行扩散。 3、由于树脂中的固定离子的存在，使能通过膜的可交换离子在膜的两边处于不均匀的平衡状态。 二、离子交换的亲和力 3、离子交换树脂对离子的亲和力规律： 强酸性阳离子交换树脂对离子的亲和力随交换离子的价数增加而变大；对不同价的离子，电荷越高，亲和力越大。 2. 弱酸性阳离子交换树脂：H+的亲和力比其他阳离子大，而其他阳离子的亲和力顺序与强酸性阳离子交换树脂相似。 三、离子交换平衡 1、离子交换反应 例如，氢型阳离子交换树脂与溶液中一价阳离子 发生交换反应，即： 2、选择系数 某氢型阳离子交换树脂，与溶液中阳离子发生交换反应，即： 3、分配系数 4、分离因数 离子交换树脂对两种离子的分离能力、常以两种离子的分配系数DA、DB之比、即分离因子表示： 四、离子交换反应动力学 1、离子交换反应的一般过程 §4.4 离子交换分离法的基本操作技术 一、离子交换树脂的选择 必须考虑被分离物质带何种电荷及其电性强弱、分子的大小与数量，同时还要考虑环境中存在哪些其它离子和它们的性质。 二、离子交换树脂的预处理 研磨、过筛?使粒度符合要求 浸泡?是其充分溶胀 净化?减少杂质 三、离子交换装置 1、静态交换法： 工业上（间歇式工艺） ：交换罐。 实验室中： 烧杯。 四、柱上操作 （一）、柱上交换过程 交换反应：R-A + B+ ? R-B + A+ 柱的形状：直径越小，始漏量越大。 流速快，始漏量越小。 温度越高，始漏量越大。 （二）洗涤 洗涤目的：用洗涤液流经交换柱，将残留在交换 柱中的试液和被交换下来的离子除去。 五、离子交换树脂的“中毒”和使用寿命 造成树脂破碎的主要原因 造成树脂受污染或称“中毒”的原因 §4.５ 应 用 去离子水的制备 除去各种阳离子：让自来水先通过H-型强酸性阳离子树脂。 除去各种阴离子：再让水通过OH-型强碱性阴离子树脂。 1、稀土元素的分离 1、试样中总盐量的测定 2、分离干扰离子 （１）、不同电荷离子间的分离 一般常用阳离子交换树脂。 §4.６吸附分离及应用 一、巯基棉吸附 ２、影响洗脱曲线的因素 　树脂颗粒越大，洗脱曲线位置右移； 　洗脱浓度