(生化工程课件）20 离子交换法.ppt

强酸性阳离子交换树脂 -SO3H， -PO（OH）2 -PHO（OH） RSO3H+NaCl RSO3Na + HCl 交换能力与pH无关 弱酸性阳树脂 -COOH， -OH (酚羟基）  强碱性阴树脂 弱碱性阴树脂 树脂性能比较 离子交换树脂命名 强酸性 （1-100） 弱酸性（101-200） 强碱性 （201-300) 弱碱性 （301-400） X 后面交联度 交联度 离子交换树脂合成 Wd (工业二乙烯苯重量）* P% （纯度） 交联度= X 100% Wm (单体相总重） 单体： 苯乙烯，丙烯酸，甲基丙烯酸 交联剂 ：二乙烯苯 分散剂 ： 水溶性：淀粉，明胶，聚乙烯醇，增加凝集阻力 水不溶性：硫酸钙，磷酸钙等 强酸性离子交换树脂合成 碱性离子交换树脂合成 丙烯酸-二乙烯苯型树脂 20.3 离子交换树脂的理化性能与测定方法 （1）吸附容量 （2）选择性 （3）可逆性 （4）机械强度 （5）化学稳定性 （6）大小及形状 （7）色泽 树脂性能测定 （1）含水量（烘干失水，溶胀水与交联度） （2）膨胀度： 吸水后体积与烘干树脂体积比 （3）膨胀率：树脂转型时体积增大百分率 （4）湿真密度：湿树脂重量与体积比 交换容量；单位重量干树脂或单位体积湿树脂吸附一价离子毫麾尔数 阳树脂：NaOH 剩余滴定 阴树脂：羟基不稳定，吸附CO2 氯型 动态硫酸钠，AgNO3滴定 工作交换容量：流出曲线漏点 滴定曲线： 思考题 1 理解概念：交换容量，工作交换容量 ， 膨胀度， 湿真密度，交联度 2 离子交换树脂如何命名？ 3 为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？ 离子交换树脂的理论基础 离子交换平衡方程式 离子交换速度 思考题 1 分子大小与交换容量存在何种联系？ 2 从离交换的内扩散与外扩散方程说明 影响离子交换速度的因素 20.5 离子交换的选择性 离子水化半径 离子化合价 溶液的酸碱度 交联度，膨胀 辅助力 有机溶剂 离子水化半径 H+ 与 强酸树脂亲和力差，弱酸树脂亲和力强OH- 与强碱树脂亲和力差，弱碱树脂亲和力强 链霉素用弱酸性树脂 离子化合价 溶液稀释时树脂优先吸附高价离子 溶液的酸碱性 （1）弱酸性脂在碱性下吸附力强 （2）弱碱性脂在酸性下吸附力强 （3）强酸强碱树脂吸附不受pH 影响 （4）交换物为弱酸，弱碱，或两性物时 pH 影 响其电离度或所带电荷 （5）链霉素不能用氢型羧基树脂 交联度，膨胀度与分子筛 （1）选择性 （2）空间位阻 （3）利用交联度不同将大离子与小离子分开 （分子筛法） （4）链霉素脱盐 树脂与交换离子之的辅助力 磺酸基或膦酸基树脂吸附青霉素 氢键 范德华力 有机溶剂 有机离子选择性降低 （1）无机离子溶剂化程度降低比有机离子大 （2）离子电离度减少 （3）利用有机溶剂洗脱难洗脱的物质 20.6 大网格离子交换树脂 大网格离子交换树脂与凝胶树脂比较 20.7 偶极离子吸附 20.8 树脂操作条件的选择与应用 （1） 离解产生离子基团 （2） 强碱性目标物质应用弱酸性树脂 （3） 弱碱性目标物质应强酸性树脂 （4） 强酸性目标物质应用弱碱性树脂 （5） 弱酸性目标物质应用强碱性树脂 （6） 不影响交换容量的前提下提高交联度 （7） pH (a目标物稳定; b 目标物离子化; c 树脂离子化） (8) 树脂的型式 酸性树脂用氢型或钠型，碱性树脂用羟型或氯型 洗脱原则 （1） 与吸附条件相反 （2） 缓冲液 （3） 缓和酸碱 （4） 有机溶剂 （5）充分洗涤（水，稀酸，盐） 思考题 1 如何实现大离子的脱盐？ 2 离子交换树脂除了离子作用力外，可能还存在哪些作用力？ 3 大网格离子与凝胶离子交换树脂在结构上有何不同？ 4 选择离子交换树脂与吸附条件时应当考虑 因素？ 离子交换（四） 软水和无盐的制备 软水：不含钙镁离子的水 无盐水：利用氢型阳树脂与氢氧型阴树脂除去水中所有的离子 硬度：1L 水中含10mg CaO为1度 树脂应用方法 树脂： 阳树脂（强酸性）氢型弱酸性树脂在水中不交换 阴树脂（强碱或弱碱，弱碱不能除去弱酸性阴离子硅酸，碳酸） 串联床 ： 强酸-弱碱； 强酸-强碱 强酸-弱碱-强酸-强碱 强酸-强碱-混合床 混合床 特点： 脱盐效果好 再生不方便 避免脱盐过程中pH 变化 混合床操作 树脂污染 （1）有机杂质为酸性，污染阴树脂