第六章离子交换分离法

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1、第六章离子交换分离法一、本章的教学目的与要求了解离子交换分离法的原理及应用二、授课主要内容§6－1离子交换树脂的作用、性能和分类1.离子交换树脂的性能和作用2.离子交换树脂的分类§6—2离子交换的基本理论§6-3离子交换分离操作方法1．离子交换树脂选择2．树脂的处理市售的树脂，其粒度往往不均匀或粒度太小或不符合要求，或含有杂质，使3．仪器装置§6—4柱上离子交换分离法§6—5离子交换分离实例1、去离子水的制备2、试样中总盐量的测定3、干扰组分的分离4、痕量组分的富集§6—6离子交换层析法一．原理：二．分离条件的选择三．应用示例三、重点、难点及对学生的要求掌握离子

2、交换分离法的原理及分离条件的选择四、主要外语词汇ionchangeresin;cationresin;anionresin五、辅助教学情况（多媒体课件）六、复习思考题习题：1、离子交换树脂的作用、性能和分类2、子交换树脂的分类3、离子交换树脂选择如何利用离子交换树脂进行去离子水的制备、试样中总盐量的测定、干扰组分的分离、痕量组分的富集4、什么是树脂的交联度？如何表示？七、参考教材references《工业分析》机械工业出版社、重庆大学出版社，1997年，第一版《分离及复杂物质分析》邵令娴编，化学工业出版社，1984年，第一版第六章离子交换分离法沸泡石软化水，Ca

3、2++2Na+Z═2Na++Ca2+Z2(1905年)，用亚硫酸钠处理过的纸浆纤维上结合了磺酸基团而具有交换能力。§6－1离子交换树脂的作用、性能和分类一、离子交换树脂的性能和作用离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有网状结构的骨架部分，树脂骨架十分稳定，对酸碱有机溶剂及一般弱的氧化剂不起作用，对热稳定，骨架上结合着许多可以交换的基团，如－SO3H、－COOH、季胺基、≡NOH等。如聚苯乙烯酸基阳离子交换树脂，用苯乙烯和二乙烯基苯所得的聚合物经硫酸磺化制得。其结构式表示如下：这种网状结构有一定大小的空隙，允许离子自由通过，二乙烯苯的用量多，交联就多，反之相反。二乙

4、烯苯是交联剂，在树脂中含有二乙烯苯的重量百分数叫交联度（degreeofcross－linkage）。标有X－4、X－8、X－10的树脂表示交联度为4%、8%、10%。常用树脂交联度8%左右。交联度大（交联度的大小可测量树脂含水量与同牌号已知交联度的树脂比较确定），在水中溶解度小。过大，则树脂中的网状结构过于紧密、间隙过小，阻碍外界离子扩散到树脂内部去，降低离子交换反应的速度，体积较大的离子难以扩散到树脂内部，使树脂的交换容量降低（effectiveexchangecapacity）。将干燥树脂浸泡于水中，由于亲水基团（如-SO-3）的存在，树脂吸附水分而溶胀（

5、swelling），溶胀程度与交联度有关，交联度愈大，溶胀愈小。溶胀时，树脂上磺酸基电离产生H+、，H+可与外界离子发生交换。RO3H+Na+═RSO3Na+H+交联后Na+交换在树脂上，与Na+等量的H+洗脱下来，用酸处理树脂再生。树脂上活泼基团数目的多少决定了树脂的交换容量（exchangecapacity）活泼基团愈多，交换容量越大，这可通过实验测定。树脂的交换容量通常以每克干燥树脂或每mL溶胀后的树脂能交换单位离子的毫摩尔来表示。（mol/g）二、离子交换树脂的分类根据所含有的活泼基团的不同阳离子交换树脂阴离子交换树脂特殊的交换树脂1.阳离子交换树脂：能

6、交换阳离子的树脂（cation-exchangeresin）磺酸型为例R-SO3_H+可交换的H+为平衡离子，不能交换的称固定离子。根据活泼基团酸性强弱的不同，阳离子交换树脂分（1）强酸性，含—SO3H，HO-R-SO3H，R-CH2SO3H（2）中等酸性，含—PO3H（3）弱酸性，含—RCOOH，—ROH—SO3H强酸、强碱、中性都可以—OHpH>9.5时交换—COOHpH>4时交换2.阴离子交换树脂：能交换阴离子的树脂(anion-exchangeresin)（1）强碱性阴离子交换树脂：N+Cl－季胺盐（2）弱碱性阴离子交换树脂：-NH2Cl=NHCl≡NC

7、l强碱性阴离子交换树脂可写为R—N(CH3)3+Cl－，用NaOH处理R—N(CH3)3+Cl－+OH－＝R—N(CH3)3+OH－+Cl－淡黄色球状颗粒，稳定，可交换CO32-、BO2-、S2O32-等。3.特殊的离子交换树脂：针对某种目的选用的（1）具有高选择性的离子交换树脂：在合成树脂时有意识地引入某些活泼基团，这种基团对某种或某些离子具有特殊的选择性。如在阳离子交换树脂中引入六硝基二苯胺而形成的五硝基二苯胺聚苯乙烯型树脂对K＋、Rb＋、Cs＋、NH+4具有很高的选择性，可作为从海水中提取K＋的离子交换剂。（2）螯合树脂：在树脂中引入能与金属离子螯合的活泼

8、基团，称为螯合树脂。（c