离子交换分离技术.ppt

（5）树脂和交换离子间的辅助力对于小分子的无机离子，一般以库仑力为主。但对于一些生物大分子来说，除带电产生的库仑力外，还可能产生各种作用力，如氢键、范德华力等。吸附大分子时起主要作用的是范德华力，而库仑力居次要地位。因为，亲和力随离子的水化半径增大而增大第32页,共52页，星期六，2024年，5月（6）有机溶剂的影响当有机溶剂存在时，常常会使对有机离子的选择性降低，而容易吸附无机离子。原因：离子溶剂化程度降低；影响离子的电离度，使它减小，尤其是有机离子，影响更显著。第33页,共52页，星期六，2024年，5月第三节离子交换原理一、离子交换平衡m1为反离子［U］浓度为1时溶质X的分配系数.离子强度I代替反离子浓度:第34页,共52页，星期六，2024年，5月蛋白质的分配系数与离子强度的关系：∣b/a∣是蛋白质的静电荷b与反离子的离子价数a之比的绝对值。一般蛋白质带电数较大，因此∣b/a∣数值较大，离子强度I的微小变化会引起分配系数的很大改变。在相同的离子强度和pH下，由于不同蛋白质带电性质的不同，其分配系数相差很大，此性质用于分离不同的蛋白质效果显著。另外，由于离子交换过程中溶质的分配系数随离子强度增大而急剧降低，因此离子交换操作需在低离子强度下进行。第35页,共52页，星期六，2024年，5月二、离子交换速度离子交换过程①A+离子由溶液中扩散到树脂表面②A+离子从树脂表面再扩散到树脂内部的活性中心③A+离子与RB在活性中心上发生复分解反应④解吸离子B+自树脂内部的活性中心扩散到树脂表面⑤B+离子从树脂表面扩散到溶液中扩散是控制步骤第36页,共52页，星期六，2024年，5月（二）影响交换速度的因素颗粒大小、交联度、温度、离子的化合价、离子的大小、搅拌速度、溶液浓度图7-6中的编号DVB/%r0/cm温度/℃BDi×106平均饱和时间/s150.0272250.0826.13.72170.0273500.0292.210.43170.0273250.01431.0821.04170.0446250.00161.2349第37页,共52页，星期六，2024年，5月1.颗粒大小颗粒减小无论对内部扩散控制或外部扩散控制的场合，都有利于交换速度的提高，但对内扩散的场合，影响更为显著。2.交联度交联度越低树脂越易膨胀，其内部孔隙率越高，离子在树脂内部扩散就较容易。3.温度温度越高，离子运动越剧烈，互相碰撞和交换的几率增大。4.离子的化合价离子在树脂中扩散时，与树脂骨架(和扩散离子的电荷相反)间存在库仑引力；离子的化合价越大，这种引力越大，因此，扩散速度就愈小。第38页,共52页，星期六，2024年，5月5.离子的大小小离子的交换速度比较快。主要是因为大分子会和树脂骨架碰撞，因而在树脂中的扩散速度慢，有时甚至使骨架变形。（分子筛）6.搅拌速度当液膜控制时，增加搅拌速度会使交换速度增加，但增大到一定程度后再继续增加转速，影响就比较小。7.溶液浓度当溶液浓度为0.001mol/L时，一般为外扩散控制。当浓度增加时，交换速度也按比例增加。当浓度达到0.01mol/L左右时，浓度再增加，交换速度就增加得较慢。此时内扩散和外扩散同时起作用。当浓度再继续增加，交换速度达到极限值后就不再增大，此时已转变为内扩散控制。第39页,共52页，星期六，2024年，5月第四节离子交换过程与设备选用树脂首先决定于目标物质的性质。如果目标物质是非离子型的，那就不能用离子交换法来进行分离；反之，如能在水中离解，就可考虑用离子交换法来分离提取一、树脂的选择的一般原则交换剂的基质是疏水性还是亲水性选择阴离子抑或阳离子交换剂对强碱性物质宜采用弱酸性树脂树脂还应有一定的交联度交换剂对各种反离子的结合力第40页,共52页，星期六，2024年，5月弱酸性物质宜用强碱性树脂，强酸性物质宜用弱碱性树脂。目标物质分子较大，应选择交联度较低的树脂，但交联度过小，会影响树脂的选择性，且易粉碎，造成使用过程中树脂流失。故选择交联度的原则是：在不影响交换容量的条件下，尽量提高交联度。离子交换剂处于电中性时常带有一定的反离子，使用时选择何种离子交换剂形式，取决于交换剂对各种反离子的结合力。为了提高交换容量，一般应选择结合力较小的反离子。据此，强酸型和强碱型离子交换剂一般分别选择H型和OH型；弱酸型和弱碱型交换剂应分别选择Na型和Cl型。但如果目标物质在酸性、碱性下易破坏，则不宜采用氢型或羟型树脂。对偶极离子，应采用氢型树