FL09 06离子交换.ppt

* 3、树脂性能测定方法 （5）滴定曲线 测定方法：分别在几个大试管中各放入1g树脂，其中一个试管中放入50ml 0.1mol/L NaOH溶液，其他试管中也放入同样体积的溶液，但含有不同量的0.1mol/L NaOH或HCl，静置1天（强酸或强碱树脂）或7天（弱酸或弱碱树脂），令其达到平衡。测定平衡时的PH，以每克干树脂所加入的NaOH或HCl的量（mmol）为横坐标，以平衡PH为纵坐标，就得到滴定曲线。如图。 * 图 * 二、离子交换原理及其应用 * 1、概述 （1）树脂体积膨胀： 离子交换树脂分阳离子和阴离子两类。其上有很多活性离子。 当树脂浸在水溶液中时，活性离子因热运动，可在树脂周围的一定距离内运动。树脂内部有许多空隙，由于内外的浓度不同（通常内部较高），存在渗透压，外部水分可渗入内部，这样就促使树脂体积膨胀。当体积膨胀到渗透压平衡时，树脂体积就不再增大。 * 1、概述 （2）离子扩散 有两个方面： 其一是骨架上的活性离子在水溶液中发生离解，可在较大范围内自由移动，扩散到溶液中。 二是在溶液中的同类型离子，从溶液中扩散到骨架网格或孔内。 * 1、概述 （3）交换 前提是：两种离子浓度差较大，产生交换推动力 由于推动力，使它们发生交换，浓度差越大，交换速度越快。利用这种浓度差的推动力使树脂上的可交换离子发生可逆交换反应。 用Na+置换磺酸树脂上的可交换离子H+ ，当溶液中的Na+浓度较大时，就可把磺酸树脂上的H+ 交换下来。 当全部H+ 被Na+ 交换后，这时就称树脂为Na+ 饱和。 然后把溶液变为较高浓度的酸时，溶液中的H+ 又能把树脂上的Na+ 置换下来，这时树脂就再生为H+ 型。 * 图解 * 2、离子交换的理论基础 * （1）离子交换平衡 可逆反应 不在均相溶液中进行，在固态的树脂和水溶液接触的界面间发生 * 原理图 * 阳、阴离子树脂 交换前 交换达到平衡后 交换前 交换达到平衡后 * 需特别注意 假平衡 原因： A、树脂的活性中心受空间排列的影响不能全部吸附有机大分子，即树脂上的活性中心排列过密，其中一部分活性中心被有机大分子遮住，影响了树脂的吸附量。 B、树脂颗粒度影响对大分子的交换，当树脂的颗粒较大时，有机大分子在树脂的内部扩散速度很慢，达到平衡需要的时间较长。当树脂颗粒减小时，交换速度和交换量都会有所增加。 * （2）离子交换的选择性 选择性的重要性。 影响因素很多，主要是： * 影响选择性的因素 ①离子价数 优先选择高价离子 阳离子顺序 Fe 3+ Al 3+ Ca 2+ Mg 2+ Na + 阴离子顺序 柠檬酸根 SO4 2- NO3 - * 影响选择性的因素 ②溶液浓度的影响 在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。 ③离子水化半径的影响 水化半径的较小的离子优先吸附。 ④树脂物理结构的影响 交联度高的选择性较强 但对大分子物质吸附时情况复杂些。 两个矛盾方面：膨胀度、空间大小 * 影响选择性的因素 ⑤有机溶剂的影响 常会使树脂对有机离子的选择性降低，而容易吸附无机离子。因为： A、有机溶剂可使离子溶剂化程度降低，无机离子的降低程度比有机离子大； B、有机溶剂影响离子的电离度，使它减少，尤其是有机离子，影响更显著。 基于这个性质，可利用有机溶剂从树脂上洗脱难洗脱的有机物质。 * 影响选择性的因素 ⑥树脂与交换离子间的辅助力 辅助力如氢键、范德华力等 有辅助力则树脂对其吸附力就大，反之，能破坏这些辅助力的溶液就能容易地将离子从树脂上洗脱下来。 * 3、离子交换树脂的选择 根据要分离的目标物质的性质来选择合适的树脂。 目标物质是非离子型 目标物质是离子型 可能用离子交换法来分离 不能用离子交换法来分离 * 4、操作条件选择及应用 （1） 离解产生离子基团 （2） 强碱性目标物质应用弱酸性树脂 （3） 弱碱性目标物质应强酸性树脂 （4） 强酸性目标物质应用弱碱性树脂 （5） 弱酸性目标物质应用强碱性树脂 （6） 不影响交换容量的前提下提高交联度 （7） pH (a目标物稳定; b 解离; c 树脂离子化） （8） 树脂的型式 * 如何选择合适的操作条件 （1）交换时的PH （2）树脂的型式 （3）溶液中产物浓度 （4）洗脱条件 * 离子交换提取蛋白质 传统离子交换剂不适用于提取蛋白质 （1） 交联度大 （大分子不能进入） （2） 电荷密度高(结合太强） （3） 骨架憎水性强（蛋白质易变性) 亲水性离子交换剂 （1）亲水性大 （2） 孔径大 （3） 体积随pH 及离子强度变化小 * 5、离子交换速度 不论溶液的运动情况怎样，在树脂表面上始终存在着一层薄膜（如图） * 离子交换速度 由以下几方面组成： （1）溶液中的离子从溶液通过液膜扩散到树脂表面； （2）穿过树脂表面向树脂孔内部扩散，到达有效