9.离子交换法-3.__ppt.ppt

第三节 离子交换过程的理论基础 一、离子交换机理 1、离子交换过程 1) A+自溶液中扩散到树脂表面 2) A+从树脂表面进入树脂内部的活性中心（慢） 3) A+与RB在活性中心上发生复分解反应 4) 解吸附离子B+自树脂内部扩散至树脂表面（慢） 5) B+离子从树脂表面扩散到溶液中 A+ + RB RA+ B+ * 第三节 离子交换过程的理论基础 二、离子交换速度影响因子 1）颗粒大小：愈小越↑ 2）交联度：交联度小，交换速度↑ 3）温度：越高越↑ 4）离子化合价：化合价越↑ ，交换越↑ 5）离子大小：越小越↑ 6）搅拌速度：在一定程度上，越大越↑ 7）溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越↑ （0.001-0.01mol/L，到0.01以上时速度不再增加） * 第三节 离子交换过程的理论基础 离子交换常数：交换势或交换系数 [R-A]、[R-B]表示结合在树脂上的A离子和B离子浓度 [A]S、[B]S表示溶液中A离子和B离子浓度 B A * 第四节 大网格（大孔径）离子交换树脂 1、大网格（大孔）离子交换树脂合成成功是离子分离技术的很大发展，以往的尴尬： （1）微网格树脂—有机物污染 （2）降低交联度—树脂机械性能降低 大网格（大孔）离子交换树脂弥补了缺憾。 * 第四节 大网格（大孔径）离子交换树脂 2、大网格离子交换树脂与凝胶树脂比较 1） 交联度高，物化性质稳定 2） 孔径大，交换速度快，抗污染 3）比表面大，适用于有机反应中作为催化剂 4）永久孔隙度大，可用于非水溶液中交换 * 第五节 树脂和操作条件的选择 一、 离子交换吸附操作 1、操作方式 1.1 静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全 1.2 动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离---柱式固定床 * 第五节 树脂和操作条件的选择 2 装柱与装样交换 2.1 离子交换剂前处理： 物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒； 化学处理：转型（氢型或钠型） 阳离子树脂 酸—碱—酸 阴离子树脂 碱—酸—碱 最后以去离子水或缓冲液平衡 2.2 装柱：干装、湿装，避免夹杂气泡现象。 2.3 上样吸附 ☆☆ 操作注意事项 * 第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.1 树脂选择—(1) 基本选择 ★★ 分离生物样品常采用弱性离子交换剂 交换对象 吸附性 大分子物质 阳离子 阴离子 选用阳离子交换树脂 选用阴离子交换树脂 强 弱 选弱酸或弱碱性树脂 选强酸或强碱性树脂 选择大孔树脂或交联度低的树脂 表5.1 树脂的选择 * 第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.1 树脂选择— （2）不同离子型交换剂选择： 一般选择结合力较小的离子，提高交换容量 （1）强阳、阴性离子交换剂应分别选择H和OH型 （2）弱阳、阴性离子交换剂应分别选择Na和Cl * 第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 pH 值 最重要的一个因素，因其决定被吸附物质的电性和电量。 如： pH﹥pI时，蛋白质带负电，且溶液pH越高越容易吸附在阴离子交换树脂上。 实际选择：阳离子交换剂是选可吸附的最低pH，阴离子交换剂是选可吸附的最高pH，便于解吸附。 * 第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 离子强度 离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。 缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L 由于离子强度越↓，吸附越↑，越难解吸，因此，选用最佳离子浓度是可以吸附目的物质的最高离子强度。 * 第五节 树脂和操作条件的选择 4 离子解吸附 (1) 洗脱液选择原则: 与吸附条件相反，用一种比吸着物质更活泼的离子，把吸着物交换出来。 (2)洗脱一般采取方法: a 分步洗脱 是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组分。 b 梯度洗脱…… * 第五节 树脂和操作条件的选择 5 再生与转型 再生:用过的树脂使其恢复原有交换能力的方法。 （1）一般先用大量去离子水冲洗，然后用酸、碱反复处理，最后，用去离子水洗涤至中性。 （2）但也不是每次都用酸、碱液洗涤，有时只要转型处理就行了。 转型：树脂去杂后，按需求链上活性基团的过程。 * 强酸型阳离子交换树脂分离示例 Cl-, K+, Na+, Ag+ 的分离 K：亲和力 H+ Na+ K+ Ag+ H2O 交换 exchange * 第六节 树脂污染与再生 1、树脂污染 1）