任務(wù)5離子交換離子交換離子交換法離子交換劑離子交換過程及設(shè)備離子交換法特點(diǎn)離子交換法應(yīng)用離子交換劑作吸附劑溶液中的待分離組分，依據(jù)其電荷差異，依靠庫侖力吸附在樹脂上利用合適的洗脫劑將吸附質(zhì)從樹脂上洗脫下來，達(dá)到分離的目的離子交換法無機(jī)離子交換劑有機(jī)離子交換劑沸石類離子交換樹脂離子交換劑能發(fā)生離子交換無機(jī)離子交換劑、有機(jī)離子交換劑離子交換樹脂功能基團(tuán)：連接在骨架上，可與相反離子結(jié)合待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團(tuán)結(jié)合活性離子：與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動的離子骨架：接有功能基團(tuán)，本身是惰性離子交換樹脂按結(jié)構(gòu)形式分類凝膠型（孔徑為5nm);大孔型（孔徑為20—100nm);載體型按合成的樹脂所用原料單體分類苯乙烯系、酚醛系丙烯酸系、環(huán)氧系、乙烯吡啶系離子交換樹脂離子交換樹脂按樹脂活性基團(tuán)電離強(qiáng)弱的不同分類強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂活性基團(tuán)：一般以磺酸基（-SO3H）為主以磺酸型樹脂與氯化鈉的作用為例：

強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂交換前交換達(dá)到平衡后羧基樹脂：溶液pH＞7酚羥基樹脂：溶液pH＞9

弱酸性陽離子交換樹脂活性基團(tuán)：可為羧基（-COOH）、酚羥基（-OH）為主以羧基樹脂與氫氧化鈉的作用為例：交換前交換達(dá)到平衡后I型的堿性比II型強(qiáng)，但再生較困難II型樹脂的穩(wěn)定性較差強(qiáng)堿性樹脂使用的pH范圍沒有限制功能基團(tuán)：三甲基季銨基稱為強(qiáng)堿Ⅰ型二甲基乙醇胺為強(qiáng)堿II型水溶液中R≡N＋OH－(Cl－)

強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂交換能力隨pH變化而變化，pH越低，交換能力越大在pH＜7的溶液中使用功能基團(tuán)水溶液中：R－NH3+OH－；R

NH2+OH－；R≡NH+OH－

弱堿性陰離子交換樹脂

四類樹脂的特性比較

性能陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性

弱堿性活性基團(tuán)磺酸羧酸季氨

胺pH對交換能力的影響無在酸性中交換能力很小無在堿性溶液中交換能力很小鹽的穩(wěn)定性

穩(wěn)定洗滌要水解

穩(wěn)定洗滌時要水解再生需過量的強(qiáng)酸很容易需要過量的強(qiáng)堿再生容易，可用碳酸鈉或氨交換速度快慢(除非離子化后)快慢(除非離子化后)螯合樹脂：樹脂上引入具有螯合能力的基團(tuán)，主要用于脫除金屬離子；兩性樹脂：同時含有酸、堿兩種基團(tuán)的樹脂；蛇籠樹脂：屬兩性樹脂，用于從有機(jī)溶劑中吸附離子；氧化還原樹脂：帶有氧化還原基團(tuán)，可與周圍的活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)多糖基離子交換樹脂：固相載體為多糖類物質(zhì)，親水性強(qiáng)、交換空間大、用于生物大分子的分離。

其它離子交換樹脂廣泛應(yīng)用大孔離子交換樹脂具有和大孔吸附劑相同的骨架結(jié)構(gòu)；在大孔吸附劑合成后（加入致孔劑），再引入化學(xué)功能基團(tuán)；通過在合成時加入惰性致孔劑，克服了普通凝膠樹脂由于溶脹現(xiàn)象，產(chǎn)生的“暫時孔”現(xiàn)象，從而強(qiáng)化了離子交換的功能；減少了凝膠樹脂在離子交換過程中的“有機(jī)污染”現(xiàn)象（大分子不易洗脫）；可以通過致孔劑選擇調(diào)整孔徑大小、樹脂的比表面積，以適應(yīng)不同的分離要求。依據(jù)被分離物質(zhì)的性質(zhì)和分離目的選擇合適的樹脂和操作條件，保證分離目標(biāo)物與主要雜質(zhì)對樹脂的吸附力有足夠的差異。樹脂的選擇操作條件：pH應(yīng)在產(chǎn)物穩(wěn)定存在的范圍內(nèi)；能使產(chǎn)物充分離子化；能保證樹脂的解離；洗脫條件：盡量使溶液中被洗脫離子的濃度降低，可采用緩沖液作為洗脫劑。

離子交換樹脂的選擇料液的預(yù)處理

待分離料液與離子交換劑進(jìn)行交換反應(yīng)

淋洗，除去雜質(zhì)

洗脫，收集目標(biāo)物質(zhì)離子交換劑的再生

再生后離子交換劑的清洗離子交換過程按操作方式分為間歇式連續(xù)式半連續(xù)式離子交換設(shè)備按兩相間接觸方式分為固定床移動床流化床帶有支撐板、筒形容器，離子交換樹脂置于支撐板上，間歇操作操作過程交換：將液體置于槽中，通氣攪拌，使溶液與樹脂充分混合，進(jìn)行交換，過程接近平衡后，停止攪拌，排除液體。再生：放入再生液，通氣攪拌，再生，完全后，將再生廢液排出。清洗：通入清水，攪拌，洗去樹脂中殘存的再生液，然后進(jìn)入下一個循環(huán)操作。

間歇操作設(shè)備——攪拌槽優(yōu)點(diǎn)：樹脂無毒且易于再生適用于帶電離子間的分離適用于微量組分的富集和高純物質(zhì)的制備設(shè)備簡單缺點(diǎn)：操作麻煩，周期長一次性投