1、2020/10/9,第九章 分析測(cè)定中常用的分離方法,9.3.1 離子交換樹(shù)脂及交換作用原理 9.3.2 離子交換分離操作程序 9.3.3 離子交換分離法的應(yīng)用,第三節(jié) 離子交換分離法,2020/10/9,9.3.1 離子交換樹(shù)脂及交換作用原理,1.離子交換樹(shù)脂 離子交換樹(shù)脂是以高分子聚合物為骨架，反應(yīng)引入活性基團(tuán)構(gòu)成。高分子聚合物以苯乙烯二乙烯苯共聚物小球常見(jiàn)，可引入各種特性的活性基團(tuán)，使之具有選擇性。 ResinSO3H（氫型）樹(shù)脂的酸性最強(qiáng)，其ResinSO3 Na （鈉型）比氫型穩(wěn)定，商品常為鈉型，使用前用酸淋洗轉(zhuǎn)型（再生）。陰離子交換樹(shù)脂的Cl型穩(wěn)定。 離子交換反應(yīng)是一種可逆反應(yīng)。

2、離子交換樹(shù)脂使用后需要進(jìn)行再生處理。,2020/10/9,離子交換樹(shù)脂,2020/10/9,2.離子交換反應(yīng),離子交換分離法是通過(guò)試樣離子在離子交換劑（固相）和淋洗液（液相）之間的分配（離子交換）而達(dá)到分離的方法。分配過(guò)程是一離子交換反應(yīng)過(guò)程。 陽(yáng)離子交換反應(yīng)： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na + 陰離子交換反應(yīng)： Resin-N(CH3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH- Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + C

3、l -,2020/10/9,3.離子交換容量,離子交換樹(shù)脂在交換反應(yīng)中可交換離子的數(shù)目用交換容量表示，單位 m mol / g 干樹(shù)脂。 將離子交換樹(shù)脂裝入玻璃柱即構(gòu)成離子交換分離柱，可用來(lái)分離干擾離子。當(dāng)淋洗液為中性水溶液時(shí)，干擾離子保留在柱中。 離子交換反應(yīng)是一可逆反應(yīng)，被交換離子隨淋洗液pH不同而在分離柱中移動(dòng)，由于不同離子與離子交換樹(shù)脂之間的作用力不同，流出分離柱的時(shí)間不同而被分離。 一般使用的離子交換樹(shù)脂的粒度為50100目。,2020/10/9,4. 離子交換親和力與選擇性系數(shù),離子交換分離中的分配系數(shù)是組分離子在樹(shù)脂上的濃度與在溶液中的濃度比，對(duì)陽(yáng)離子Mn+，分配系數(shù)KP為：,分

4、配系數(shù)KP反映了離子與樹(shù)脂的親和力大小。 不同離子對(duì)樹(shù)脂的親和力大小具有如下規(guī)律： (1) 稀溶液中，離子電荷越大，親和力越大； (2) 相同電荷時(shí)，水合半徑越小，親和力越大；,2020/10/9,(3) 多元素陰離子親和力的順序?yàn)?SO42-C2O42- I-NO3- CrO42- Br- SCN- Cl- Ac-F- (4) H+對(duì)強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂的親和力在Na+與Li+之間，離子交換樹(shù)脂的酸性越弱， H+與其親和力越大； (5) OH-對(duì)強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂的親和力在Ac-與F-之間，離子交換樹(shù)脂的堿性越弱， OH-與其親和力越大； 當(dāng)溶液中有多種離子可與樹(shù)脂發(fā)生交換時(shí)： RA + B+

5、 = RB + A+ 此反應(yīng)的平衡常數(shù)稱為離子交換的選擇性系數(shù)KB/A。,2020/10/9,9.3.2 離子交換分離操作程序,1. 樹(shù)脂的處理 （1）選擇適當(dāng)?shù)臉?shù)脂。 （2）使用前要用水浸透使之充分吸水膨脹， （3）用酸堿處理。 （4）樹(shù)脂轉(zhuǎn)型成所需的型式 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用HCl處理則轉(zhuǎn)為H+型，用NaOH處理則轉(zhuǎn)為Na+型； 陰離子交換樹(shù)脂用HCl處理則轉(zhuǎn)為Cl-型，用NaOH或NH4OH處理則轉(zhuǎn)為OH-型。,2020/10/9,2. 裝柱,防止柱中出現(xiàn)氣泡和分層； 裝填要均勻； 柱內(nèi)要始終保持液面高于樹(shù)脂層幾厘米； 裝柱時(shí)樹(shù)脂要與水混合傾入，使樹(shù)脂自然沉積在下面，裝柱操作盡可能均勻連續(xù)。

6、,2020/10/9,3. 柱上操作,(1)交換：試液的濃度一般為0.030.05molL-1，不能超過(guò)0.1mmolL-1。 (2)洗滌：洗去留在交換柱上的不發(fā)生交換作用的離子。洗滌液一般為純水或稀酸（0.01molL-1HCl）。 (3)洗脫(再生)：將被交換分離的離子從樹(shù)脂上洗脫下來(lái),同時(shí)使樹(shù)脂恢復(fù)再生能力。 對(duì)洗脫液的要求： 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂常用HCl(3 4 molL-1 )作洗脫液； 陰離子交換樹(shù)脂常用NaOH或NaCl作為洗脫液。 為了提高分離的分辨率，可采用不斷改變洗脫溶劑組成的梯度洗脫法。,2020/10/9,9.3.3 離子交換分離法的應(yīng)用,1.去離子水的制備 實(shí)驗(yàn)室用去離子水及鍋爐用水的軟化。采用串聯(lián)的陽(yáng)離子交換柱和陰離子交換柱。 2.干擾組分的分離 如測(cè)定礦石中的鈾時(shí)，為了除去其他金屬離子的干擾，將礦石溶解后處理成0.1mol/L的硫酸溶液，U(VI)形成UO2(SO4)22-或UO2(SO4)34- ，在通過(guò)強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂時(shí)，被留在樹(shù)脂上，金屬離子則流出。之后，將其破壞成為UO2+形式洗脫，回收率可達(dá)98% 3. 痕量組分的富集 天然礦石中痕量釷的富集：釷在鹽酸溶液中難以形成穩(wěn)定的配位離子，被保