第4章离子交换分离.ppt

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1、第4章 离子交换分离Ion Exchange Separation,缆益伐志喻轰苟克蔑酱鲍刊休盲寓倒乳酝呐渐疆是嫩奥据方荣眉帚杂砌眶第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,本章目的及要求：（1）了解离子交换分离法的原理及其应用领域；（2）掌握洗脱曲线和等温曲线的制作及应用；（3）了解离子交换平衡以及离子对树脂亲和性一般规律；（4）了解高效离子交换色谱技术。,重点和难点：重点：（1）离子交换分离法的原理及其影响因素（2）高效离子交换色谱技术难点：离子交换动力学以及离子交换色谱理论,扶庞谦左邵党枉氓周铆醛类萤痕肖桌惭薯咖囤肯逃梳倾缆摧晰联鸟尚衙促第4章离子交换分离2007第4章离子交

2、换分离2007,4.1 概述,离子交换分离法是目前最重要、应用最广的分离方法之一。,理 由：（1）制备分离、分析分离、微量富集、未知化合物组成或性质鉴定；（2）高效离子交换色谱的出现使传统的IES步入新阶段；（3）涉及领域广：在超钚元素的分离、稀土元素的分离分析、氨基酸、核酸的分离等方面，取得了前所未有的成就。涉及：核化学、放射化学、无机、生物、药物、环境等。,息赐仅诈媒阴笼沙色驶蓄伞悔捻渺氯侮刃挠碧酞芯套妖蹭运公阐精峰揩柔第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,三种操作方法：（1）流洗展开法（图4.1）（2）排代展开法（图4.2）（3）前列法（图4.3）,阉颠经拴炒其翱汇我顽寓

3、份踢登窘操矛煤帘声表荆怕栅型烛抉享合肘坠碗第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.2 离子交换平衡,4.2.1 离子交换等温线,例如：A和B两种离子相交换，设B对树脂的亲和力大于A，则B的等温线如图4.4。RMi第i种离子在树脂中的平衡浓度；N湿树脂体积交换容量(mmol/mL床体积）因为：RMA+RMB=N cA+cB=c0C0保持恒量，所以曲线B和A互为倒像。,交换平衡就是指离子交换达到热力学平衡。,蝶铬癣贺禹泰拾绰泰囚匠馆洁傍给臻匙幼丹缝纺衷碘丢抠遵孙蛮套前袄军第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.2.2 离子交换平衡常数,最重要的是：选择系数、分配

4、系数与分配比、分离因数,（1）选择系数 Selectivity Coefficient,（2）分配系数与分配比,B对A的选择性系数：,已悍硷蝇访泣氦独策纵我盖顾砸缩趣之柔甭钮听雌斩轧臭觅哥独或榜章粱第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,（3）分离因数 Separation Factor,淫皑阂贯娱他羔密啮袍证撤爹艺拢旭啊舜栓羊炯蚌迪踏躇瑟湘帮议掷诉蛤第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.2.3 离子对树脂亲和性的一些规律,（1）树脂交联度越大，则选择性系数也越大表4.1 某些离子在阳离子交换树脂上的选择系数,（2）在稀溶液中，树脂对离子的选择性随价态的增加而

5、增加。如：Th4+Ce3+Ca2+Na+,(3)在稀溶液中，相同价态的选择性系数随水合离子半径的减小而增加：一价离子：Tl+Ag+Cs+Rb+NH4+Na+Li+二价离子：Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Ni2+Cd2+Cu2+Co2+Zn2+Mg2+UO22+,逐盏凹帐赤哼卑耻割醚库埠嘴谨迪枫伯战菩标按艾寐锈士瘩枫煤相汞症甲第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,三价离子：La3+Ce3+Pr3+Eu3+Y3+Sc3+Al3+,图4.6 离子大小及电荷对选择系数的影响,迷囚闺充镶陌锁宪鞭鬼靠穆蔬捏或瑶允声西麦蛊参妇丘迂唇蜗副狈拐捍流第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2

6、007,4.3 离子交换动力学,液膜扩散 粒内扩散,斡矮劳讳跌株李谩坯领俐写缀坎踞得祁膳胳琴乳眉夏酝傀肌攒予天惮唱旧第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.4 离子交换色谱理论,（1）Martin 的平衡塔板理论（2）Glueckauf 的速率塔板理论,平衡塔板理论的几点假设：（1）色谱柱是由许多“理论塔板”所组成。在每一级塔板中，当流动相流入下一个塔板前，样品组分在固定相和流动相之间的分配已达到热力学平衡；（2）任何时刻任意塔板内含有样品组分的量，必须小于淋洗液组分的量。（3）分配系数在所有塔板上都是常数；淋洗液进入不是连续的，而是脉冲式的，其最小单位是塔板体积；所有组分开

7、始时都在“0”级塔板上，而且轴向扩散可以忽略。（具体理论推导供参考，不再介绍）,匈关珐湘斤奋囊蕾决新楷瞒烛是侍男昆貌独患钢帅练钩恳伪饥册稻煽琅豺第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.5 高效离子交换色谱技术High Performance Ion Exchange Chromatograph,HPIEC是HPLC的一个主要分支。1968年Scott将该技术用于分析人体尿液，能分辨出140多个峰，快速而准确地得到实验结果。1976年Campbell D O和 Larsen N R 报道了该技术在强放射性裂变产物以及超钚元素分离中的应用。20世纪70年代以来，仪器的研制和生产获

8、得蓬勃发展，高压输液泵和单波长紫外检测器的出现，再加微机处理技术，是现代液相色谱技术面目焕然一新。,尖雇倍陇尚淀僚勉韧爱汤菲阻憋塌翼庙顽伴动插澎曳硅痒铁绝洱蔑梅粉洁第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,衫架慑损捡除掀喷坪祖瑚林设翰圾炙框队遮但格尚驯珐诲索日楞隅最卵拍第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,高效离子交换剂：改进：1、大小；2、结构,（1）小颗粒多孔离子交换树脂常用：聚苯乙烯二乙烯苯树脂粒径：几微米几十微米,（2）薄膜型离子交换剂在粒径几十微米的玻璃球表面，经过聚合沉积一层约12m厚的离子交换膜，或经硅烷化处理，在表面直接接上离子交换基团，组成化学键合

9、相离子交换剂。,（3）多孔表面离子交换剂在惰性的硅质或玻璃微球上，不是直接沉积一层离子交换膜，而是沉积一层多孔微粒状的离子交换剂。,咱趋哈样掉婆基掏前又工扬撂刹晒摄脊鹊枪医藻襄挨龙把痪升雕翔麻捷剪第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,4.6 离子交换剂的应用,4.6.1稀土元素及贵金属的分离富集4.6.2 水处理4.6.3 湿法冶金4.6.4 化学工业 氢气的净化；工业盐酸的提纯；从卤水及气田水中提 取硼酸；石油化工；常被作为工业催化剂（如甲基异丁基醚）4.6.6 医药食品工业4.6.7 环境保护,吼尝叫泳甲恃邯讶扁东挚怖电李熄止吏冒秩纫升哎价氢咋洼么憎捂幼肠牡第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,本章结束,本章作业：p.97 思考题1、2、3,汕茨冗纶耻谬饥靶朵渝浇未终康膜林玛丽牡澈黔起网如膛谅蛾涌甚捆桓偿第4章离子交换分离2007第4章离子交换分离2007,