10离子交换法.ppt

第一讲;生物分离过程的一般流程;什么是离子交换？ 离子交换的机理是什么？ 离子交换树脂的分类？ 离子交换树脂的理化性质有哪些？ 离子交换的选择性受哪些因素影响？ 基本的离子交换操作过程是怎样的？;离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂和有机离子交换剂。;离子交换长期以来应用于水处理和金属的回收。 在生物工业中，由于离子交换法分辨率高、工作容量大且易于操作，几乎所有的生物分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换法已广泛用于生物分子的分离纯化技术。 主要应用在抗生素、氨基酸、有机酸等小分子的提取分离。近年来在蛋白质等生物大分子的分离提取也有应用。;离子交换树脂的出现已有近80年的历史. 离子交换树脂发展史上的3个重要阶段 1933年Adams和Hofms发明了缩聚类酚醛型阳、阴离子交换树脂, 二战及二战后期离子交换树脂大发展 1939年德国法本公司和1941年美国的树脂产品和化学品公司先后开始工业生产， 在第二次世界大战中，美国获得了苯乙烯系和丙烯酸系加聚型离子交换树脂合成的专利。它开创了当今离子交换树脂制造方法的基础。;50年代以后，开展了膜状离子交换树脂的研究,开辟了电化学的新领域。 50年代末，60年代初期, 又研制出耐压、耐磨、高交换速度、能交换或吸着高分子量化合物的大孔离子交换树脂。70年代以后，出现了各种大孔吸附树脂及特种树脂。  我国在1950年以后开始离子交换树脂的研究， 1956年何炳林提出并合成了大孔型离子交换树脂 1958年，离子交换树脂在国内正式投入工业化生 ;离子交换树脂的结构;离子交换树脂的结构-网络骨架;离子交换树脂结构;离子交换法概述;离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。;主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离。 选择适当条件可使一些溶质分子变成离子态，通过静电作用结合到离子交换剂上，而另一些物质不能被交换，这两种物质就可被分离。 带同种电荷的不同离子虽都可以结合到同一介质上，但由于带电量不同，与介质的结合牢度不同，改变洗脱条件可依次被洗脱而达到分离的目的。;离子交换层析原理;;二. 离子交换树脂的分类 按化学功能团分 阳树脂，酸性基团，(弱酸性、强酸性) 阴树脂，碱性基团， (弱碱性、强碱性) 活性离子H＋ 氢型阳树脂； 活性离子OH－ 羟型阴树脂； 活性离子为其它离子统称盐型树脂。 ;1阳离子交换树脂;2 阴离子交换树脂;一般以磺酸基一SO3H作为活性基团，交换反应以磺酸型树脂与氯化钠的作用为例，可表示如下： 由于是强酸性基团，其电离程度不随外界溶液的pH而变化，所以使用时的pH一般没有限制。 此外，以磷酸基一PO(OH)2和次磷酸基一PHO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性。;;2 弱酸性阳树脂;;4 弱碱性阴树脂;二. 离子交换树脂的分类;二. 离子交换树脂的分类;④ 盐的稳定性 弱酸、弱碱性树脂成的盐（盐型）不稳定，易水解。;强酸树脂再生时耗用过量的酸；强碱树脂再生时耗用过量的碱。 强酸树脂：RSO3Na + HCl RSO3H + NaCl 再生难 弱酸树脂：RCOONa + HCl → RCOOH + NaCl 易 强碱树脂：R≡N+ Clˉ + NaOH R≡N+ OH￣ + NaCl 难 弱碱树脂：R-NH3+ Clˉ + NaOH → R-NH3OH + NaCl 易; 性能;6 特殊类型的树脂;1）大孔离子交换树脂;凝胶型树脂;大孔离子交换树脂的优点;两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂； 蛇笼树脂：属两性树脂。是以强碱性阴离子交换树脂为笼,以丙烯酸盐负离子在树脂内聚合成线型聚物作为蛇而得名。用于从有机溶剂中吸附离子 均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型离子交换树脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好； 螯合树脂：树脂上含具有螯合能力的基团，既可以形成离子键，又可以形成配位键； 主要用于脱除金属离子；;多糖基离子交换树脂;;分类代号和骨架代号;强酸性 （001-099） 弱酸性（100-199） 强碱性 （200-299) 弱碱性 （300-399） X 后面交联度（对凝胶型离子交换树脂） 对大孔型离子交换树脂，在型号的前面加“Ｄ”表示。; ● ● ● ×●;;离子交换树脂合成方法的分类： ①缩聚法－在反应过程中有低分子产物（通常是水）产生。 以甲醛为交联剂、稳定性不好。 ②加聚法－在反应过程中没有水产生。 以二乙烯苯等为交联剂