离子交换与.ppt

21离子交换法 21.1.基本概念 概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。 离子交换树脂的构成 离子交换树脂是一种不溶于酸碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物. 具有三维空间离体结构的网络骨架 联接在骨架上的活性基团 活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子） 树脂的网络骨架 离子交换的分类 按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)（含酸性基团）和阴离子交换树脂(anion exchange)（含碱性基团）。 具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴 阳离子交换剂:对阳离子具有交换能力,活性基团为酸性(带负电). 强酸性和弱酸性阳离子交换剂。 弱酸性阳离子交换剂在中性和碱性pH范围使用。 阴离子交换剂:对阴离子具有交换能力,活性基团为碱性(带正电).强碱性和弱碱性阴离子交换剂.弱碱性阴离子交换剂在中性和酸性pH范围使用。 常用的离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）； 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团； 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基(N(CH3)3或二甲基-?-羟基乙基胺基； 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱； 新型离子交换树脂 大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂的优点 通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象，从而强化了离子交换的功能； 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污染”现象（大分子不易洗脱）； 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不同的分离要求。 常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；不良溶剂 长链醇（碳4-10） 煤油；高分子聚合物 聚苯乙烯、聚丙烯酸酯 多糖基离子交换树脂 离子交换纤维素 树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类 特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高 常用的离子交换纤维素有： 甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙基纤维素 DEAE anion exchanger CMC Cation Exchanger 葡聚糖凝胶离子交换树脂 骨架为葡聚糖凝胶，如sepharose、sephadex，根据功能基团的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换树脂 命名方法：交换活性基团+骨架+原骨架编号 特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了分离的效率 常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：CM-sephadex C-25、DEAE-sephadex A-25等 其它离子交换树脂类型 两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂； 均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好； 螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的集团，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：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用 影响离子交换的主要因素 离子的水化半径 半径较小的离子易吸附 离子的化合价 化合价愈高愈易吸附 溶液的pH 要综合考虑树脂及被分离物质的酸碱稳定性 树脂的交联度 交联度大，膨胀度小的树脂选择性较好。 树脂选择的参考 离子交换树脂的命名方法 离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号 21.2离子交换树脂的制备 加聚法和缩聚法（依聚合方法分类） 加聚是指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相中进行聚合；缩聚法是基于缩合反应的聚合过程； 共聚法和均聚法（以单体分类） 共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合 均聚是指以一种单体进行聚合 几种主要的离子交换树脂制备方法 苯乙烯型离子交换树脂 单体：苯乙烯; 交联剂:二乙烯苯 酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季 铵，伯、叔胺 丙烯酸-二乙烯苯羧基树脂 酚醛树脂 单体：水扬酸、苯酚、甲醛经缩聚而成 多乙烯多胺-环氧氯丙烷树脂 离子交换树脂的理化性能 外观：球形、浅色为宜，粒度大小为16~60目90%； 机械强度：90%； 含水量：0.3~0.7g/g 树脂； 交换容量：重量交换容量、体积交