12第十二章常用的分离和富集方法解读.ppt

二、离子交换树脂的离子交换亲和力 则离子交换平衡常数： 设： [B+]R和[A+]R：mmol/g。(在溶液的温度、离子强度以及树脂的种类和填充情况等条件一定时)KB/A为常数。 (12-11) B对A的 选择性系数 当KB/A＞1时，表示树脂对B+的亲和力较大，如果KB/A＜1，则相反。 等摩尔交换 若定义A、B在两相中的分配系数为： 则选择性系数： 阅读教材P381的例12-3以及相关讨论 (12-13) (12-12b) (12-12a) (12-11) 讨论： 如果不是等摩尔交换，KB/A有单位。见例12-3 42 24 18 3.0 2.0 0.8 KB/A Ca2+ H+ Ag+ H+ Na+ H+ Tl+ K+ Li+ B H+ H+ H+ A 磺酸型聚苯乙烯树脂(8％) 离子交换反应和其它化学反应一样，完全服从质量作用定律。 树脂对离子亲和力的大小与离子的水合离子半径的大小以及所带的电荷多少有关。实验证明，在低浓度和常温下，离子交换树脂对不同离子的亲和力的顺序有下列规律：? ㈠强酸性阳离子交换树脂的亲和力 ⑴对不同价态的离子来说，电荷越高亲和力越大。例如： Th4+＞A13+＞Ca2+＞Na+ ⑵相同价态离子的亲合力顺序： ①Ag+＞Cs+＞Rb+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+Li+ ②Ba2+＞Pb2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg2+＞Be2+＞UO22+ ③La3+＞Ce3+＞Pr3+＞Eu3+＞Y3+＞Se3+＞A13+ 对相同价态的离子来说，其水化离子半径越小的离子(对阳离子而言，指原子序数越大的离子。)，在交换过程中，引起树脂内部的膨胀越小，越容易进入树脂内部，亲和力越大。 ㈡弱酸性阳离子交换树脂的亲和力 与强酸性阳离子交换树脂基本相同，只是对于H+的亲和力大于其它阳离子。 ㈢强碱性阴离子交换树脂的亲和力 Cr2O72-＞SO42-＞I-＞CrO42-＞Br-＞CN-＞NO3-＞C1-＞OH-＞F-＞Ac- ㈣弱碱性阴离子交换树脂的亲和力 OH-＞SO42-＞CrO42-＞NO3-＞AsO43-＞PO43-＞Ac-＞I-＞Br-＞C1-＞F- 三、离子交换色谱法 由于离子交换分离过程十分类似于色谱分离过程，因此称之为离子交换色谱法。实例：? 用强酸性阳离子交换树脂分离K+和Na+ ⑴离子交换 ⑵洗脱 [稀HCl (淋洗液)] 洗脱曲线 亲和力小(选择性系数小)的离子先出峰，亲和力大(选择性系数大)的离子后出峰。见教材P383的分析 亲和力：K+＞Na+ 四、离子交换分离法的操作 在分析工作中，为了分离或富集某种离子，一般采用动态交换。这种交换是在交换柱中进行的，其操作过程如下：? ⑴极性的选择：在实际的化学分析中，应用得最多的是强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。 ㈠树脂的选择和处理 ⑵粒度的选择：生产出厂的交换树脂的颗粒大小往往不够均匀，使用时应先过筛除去太大和太小的颗粒，也可以用水泡胀后用筛在水中选取大小一定的颗粒备用。 ⑶净化处理：一般的商品树脂中仍含有一定量的杂质，使用前要进行净化处理。对强碱性和强酸性阴阳离子交换树脂，通常用4mol/L的HCl溶液浸泡1-2天，以溶解各种杂质，然后用蒸馏水洗涤至中性。 ⑷经过上述处理后，就得到了在活性基团上含有可被交换的H+或Cl-的氢型阳离子交换树脂或氯型阴离子交换树脂。如果需要钠型阳离子交换树脂，则用NaCl溶液处理氢型阳离子交换树脂。 ㈡装柱 离子交换通常在离子交换柱中进行。离子交换柱一般都用玻璃制成，也可以用滴定管代替。 ⑴装置交换柱时，先在交换柱的下端铺一层玻璃丝，灌入少的量水，然后倾入带水的树脂，让树脂自动下沉堆积形成交换层。 ⑵装柱时要防止在树脂层中存留气泡，以免在进行交换时，试液与树脂无法充分接触。 ⑶树脂的装填高度一般为柱高的90%左右。为防止在加入试液时树脂被冲起，在柱的上端也要铺一层玻璃纤维。 ⑷交换柱装好之后，再用蒸馏水洗涤，然后关上活塞，以备使用。 ⑸应当注意：不能使树脂露出水面。因为，如果树脂露在空气中，当加入溶液时，树脂的间隙中将会产生气泡，使交换不完全。 ㈢柱上分离(交换) ⑴将试液通过分液漏斗缓慢加入到交换柱内，用活塞控制一定的流速进行交换。 ⑵经过一段时间之后，上层树脂全部被交换，中间层只有部分被交换，中间层这一段称为“交界层”，下层未被交换。 ⑶随着交换过程的进行，交界层将逐渐下移。 ⑷当树脂柱的流出液中开始出现被交换的离子时，称为始漏点(也称为泄漏点或突破点)，此时交换柱上被交换离子的物质的量数称为始漏量。 ⑸在到达始漏点时，交界层的下端刚好到达交换柱的底部，此时交界层中还有未被交换的树脂存在，所以始漏量总是小于总交换量的。 ⑹交换完毕之后，用蒸