离子交换法3学习.pptx

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1、第一节第一节 概述概述1、定义：、定义：离子交换法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所离子交换法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法。发生的交换反应进行分离的方法。2、离子交换法、离子交换法(ion exchange process)原理原理:离子交换剂骨架结构带有与带交换例子相反的电荷时，离子交换剂骨架结构带有与带交换例子相反的电荷时，固相与样品带相互吸引，样品便会被离子交换剂所吸固相与样品带相互吸引，样品便会被离子交换剂所吸附，同时释放出附，同时释放出等价离子到溶液中。等价离子到溶液中。第1页/共54页离子交换过程示意图离子交换过程示意图注意观察两者内部结构的区

2、别，阴、阳离子是固定还是活动的？第2页/共54页第一节第一节 概述概述3、离子交换法的特点：、离子交换法的特点：1)浓缩效应2)处理对象广、分离容易3)成本低，设备简单，操作方便4)分离效率高，分离容量大5)生产周期长，pH 变化大，不宜用于稳定性较差的化合物分离第3页/共54页第二节第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法定方法一、离子交换剂分类（一、离子交换剂分类（143-146143-146页）页）1、按水结合力大小，离子交换剂可分为、按水结合力大小，离子交换剂可分为疏水性和疏水性和亲水性亲水性两大类：两大类：1）、树脂类（疏水性）离

3、子交换剂：）、树脂类（疏水性）离子交换剂：其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物其基质是人工合成的、与水结合力较小的树脂物质质第4页/共54页第二节第二节 离子交换剂分类、合成、理化性能和测定离子交换剂分类、合成、理化性能和测定方法方法-离子交换剂分类离子交换剂分类2）、多糖类（亲水性）离子交换剂：）、多糖类（亲水性）离子交换剂：其基质是其基质是天然的或人工天然的或人工合成的、与水结合力较合成的、与水结合力较大的物质大的物质常用的有常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖交联琼脂糖第5页/共54页一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类离子交换树脂分类

4、离子交换树脂分类2、根据活性基团分类、根据活性基团分类1)强（中强）酸性阳离子交换树脂强（中强）酸性阳离子交换树脂其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的pH无关无关-SO3H，（强酸型），（强酸型）-PO（OH）2，-PHO（OH）（中强酸型）（中强酸型）反应例子：反应例子：RSO3H+NaCl RSO3Na+HCl第6页/共54页一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类离子交换树脂分类离子交换树脂分类2)弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂交换性能和溶液的交换性能和溶液的pH有很大关系，有很大关系，羧酸羧酸阳离子阳离子树脂须在树脂须在pH4.5、酚羟基酚羟基树脂须在树脂须在pH9的溶液

5、中进行反应。-COOH，-OH(酚羟基）酚羟基）典型的交换反应：典型的交换反应：第7页/共54页一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类离子交换树脂分类离子交换树脂分类3）强碱性阴离子交换树脂）强碱性阴离子交换树脂有两种：一种含有两种：一种含三甲胺基三甲胺基(型型)和一种含和一种含二甲基二甲基-羟基羟基-乙基胺基团乙基胺基团(型型)其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的pH无关无关第8页/共54页一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类离子交换树脂分类离子交换树脂分类4）弱碱性阴离子交换树脂）弱碱性阴离子交换树脂其交换能力与外界溶液的其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般降低而增大，一般宜在

6、宜在pH 7的溶液中使用。功能基团如下功能基团如下:伯胺基团伯胺基团-NH2；仲胺基团仲胺基团-NHR；叔胺基团叔胺基团-N(R)2；第9页/共54页一、离子交换剂分类一、离子交换剂分类离子交换树脂分类离子交换树脂分类3、按物理结构分类：、按物理结构分类：凝胶型（孔径为凝胶型（孔径为5nm);大孔型（孔径为大孔型（孔径为20100nm);4、按合成的树脂所用原料单体分类：按合成的树脂所用原料单体分类：苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、环氧系、乙烯吡啶系。第10页/共54页几种离子交换树脂特点几种离子交换树脂特点类型类型结构结构活性基团活性基团使用使用p

7、H值值商品号商品号强酸型强酸型交联的聚苯交联的聚苯乙烯乙烯SO3H（磺酸基）（磺酸基）014国产国产#732Amberlite1R-120(美美)Dowex50(美美)Zerolit225(英英)神胶神胶1号（日）号（日）弱酸型弱酸型聚丙烯酸聚丙烯酸COOH（羧基）（羧基）OH（酚羟基）（酚羟基）不能小不能小4不能小于不能小于9.5国产国产#724第11页/共54页几种离子交换树脂特点几种离子交换树脂特点类类 型型 骨架结构骨架结构 活性基团活性基团使用使用pH值值商品号商品号强强碱碱型型 交联的交联的聚苯乙烯聚苯乙烯N（CH3）3Cl（磺酸基）（磺酸基）014国产国产#717国产国产#201

8、Amberlite1RA-400（410）(美美)Dowex50(美美)Zerolit225(英英)神胶神胶801（日）（日）弱弱碱碱型型 交联的交联的聚苯乙烯聚苯乙烯NH（CH3）2OHNH2（CH3）OH07国产国产#704和和#330Amberlite1R-45（410）(美美)Dowex3(美美)ZerolitH第12页/共54页二二 离子交换剂结构离子交换剂结构离子交换树脂图离子交换树脂图第13页/共54页离子交换树脂结构具体例子具体例子骨架骨架骨架骨架活性基团活性基团活性基团活性基团酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂聚乙烯树脂聚乙烯树脂聚乙烯树脂聚乙烯树脂交联剂交联剂交联剂交联剂酸性

9、基团酸性基团酸性基团酸性基团碱性基团碱性基团碱性基团碱性基团SOSO3 3HHCOOCOOHHNN+R R3 3OHOH-NRNR2 2离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物带有活性基团的网状高分子聚合物特殊基团特殊基团特殊基团特殊基团第14页/共54页第二节第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法能和测定方法四、离子交换剂的合成四、离子交换剂的合成1 1、合成方法：、合成方法：1 1）缩聚法：）缩聚法：指缩合反应过程中有低分子产物（通指缩合反应过程中有低分子

10、产物（通常是水）产生的方法。常是水）产生的方法。2 2）加聚法：）加聚法：指反应过程中没有水产生的树脂合成指反应过程中没有水产生的树脂合成法法第15页/共54页四、离子交换剂的合成四、离子交换剂的合成交联度交联度交联度：指交联剂占树脂单体总量的质量分数。指交联剂占树脂单体总量的质量分数。一般交联度为一般交联度为4 14，常见为，常见为8。DP交联度 =M X 100%D为二乙烯苯的分子量；P为二乙烯苯的摩尔数，M为单体相总质量其中随交联度的增加则有：（1）网状结构的紧密度）网状结构的紧密度（高）（高）（2）孔径大小）孔径大小（小）（小）（3）交换速度）交换速度（慢）（慢）（4）选择性）选择性（

11、高）（高）第16页/共54页第二节第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理离子交换剂分类、结构、合成、理化性能和测定方法化性能和测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法1 1、物理性能(1)(1)粒度粒度有效粒径有效粒径是指筛分树脂时，是指筛分树脂时，10%10%体积的树脂颗粒通过，体积的树脂颗粒通过，而而90%90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。均一系数均一系数是指能通过是指能通过60%60%体积树脂的筛孔直径体积树脂的筛孔直径（d60%d60%）与能通过与能通过10%10%体积的树脂的筛孔直径体积的树脂的筛孔直径（d10%

12、d10%）之比。之比。均一均一系数越小，表明树脂颗粒越均匀。系数越小，表明树脂颗粒越均匀。在文献上常常见到用筛目数在文献上常常见到用筛目数(或筛孔直径或筛孔直径)表示树脂粒度。表示树脂粒度。第17页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法1 1、物理性能(2)(2)外观外观颜色颜色：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤：呈透明、半透明，颜色有黄、白、赤褐色、黑等，褐色、黑等，粒度大小为粒度大小为1660目目90%；树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。树脂由于转型或受污染，其颜色会发生变化。形状：形状：一般为球形，特殊的可制成粉状、纤一般为球形，特殊的可

13、制成粉状、纤维状等。维状等。圆球率：圆球率：呈球状树脂占总颗粒数的百分比，呈球状树脂占总颗粒数的百分比，一般要求一般要求90%90%。一般以球形、浅色为宜一般以球形、浅色为宜第18页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法-物理物理性能性能(3)(3)含水量含水量树脂颗粒在水中吸收水分树脂颗粒在水中吸收水分平衡平衡离心离心除去外部除去外部水分水分得到含平衡水的湿树脂得到含平衡水的湿树脂 105oC烘干烘干烘烘干前后的质量之差干前后的质量之差含水量。含水量。含水量的大小取决于含水量的大小取决于亲水基团的多少及树脂孔亲水基团的多少及树脂孔隙的大小隙的大小。

14、对凝胶型树脂，交联度对含水量的对凝胶型树脂，交联度对含水量的影响比较大。影响比较大。第19页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法-物理物理性能性能(4)(4)体积与密度体积与密度真体积真体积V真真视体积视体积V视视湿真密度：湿真密度：d视视=w1/V真真湿视密度湿视密度d视视：树脂的湿视密度树脂的湿视密度d视视=w1/V视视第20页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法-物理物理性能性能(5)(5)膨胀度及机械性能膨胀度及机械性能概念概念绝对膨胀度绝对膨胀度:指干燥的树脂接触溶剂后的体积变指干燥的树脂接触

15、溶剂后的体积变化化相对膨胀度相对膨胀度:指湿树脂从一种离子型态转变为另指湿树脂从一种离子型态转变为另一种离子形态时的体积变化。一种离子形态时的体积变化。机械性能：机械性能：即保持树脂颗粒完整的能力即保持树脂颗粒完整的能力第21页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法-物理物理性能性能(5)(5)比重比重离子交换树脂经同一溶剂处理后的离子交换树脂经同一溶剂处理后的 比重是恒定比重是恒定的的,但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异但在不同溶液中溶胀处理后的比重是有差异的的.因此，经过处理后的离子交换剂，一定要在平因此，经过处理后的离子交换剂，一定要在平衡

16、液中进行充分的平衡才能使用。衡液中进行充分的平衡才能使用。第22页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法2 2 化学性能1)酸碱性酸碱性离子交换树脂是聚电解质，其功能团释出离子交换树脂是聚电解质，其功能团释出H+或或OH能力的不同表示它们的酸碱性。能力的不同表示它们的酸碱性。第23页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法(2)交换容量交换容量*定义：定义：每克干树脂能交换离子的物质的量，以每克干树脂能交换离子的物质的量，以mmoL（毫摩尔）为单位。（毫摩尔）为单位。或或单位重量干树脂或单单位重量干树脂或单位

17、体积湿树脂吸附一价离子的毫麾尔数位体积湿树脂吸附一价离子的毫麾尔数交换容量应注明树脂的离子形态。交换容量应注明树脂的离子形态。如如RSO3H，交换容量为，交换容量为5.2mmol/g（干树脂），（干树脂），转化成转化成Na型即型即RSO3Na，交换容量，交换容量4.67mmol/g（干树脂）（干树脂）第24页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂的理化性能与测定方法-化学化学性能性能(3)工作交换容量：工作交换容量：指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即指在一定工作条件下树脂所能交换的容量。即在漏出点时树脂所吸附的目的物质的量。在漏出点时树脂所吸附的目的物质的量。具体

18、操作是：具体操作是：将树脂填在柱中进行操作，将树脂填在柱中进行操作，当流出液中开始出现未被交换的离子当流出液中开始出现未被交换的离子（即达到（即达到漏出点）漏出点）时，操作停止，此时得以交换的目的时，操作停止，此时得以交换的目的物质的量即是物质的量即是工作交换容量工作交换容量。漏出点判定：漏出点判定：一般在实验中是以当流出液的一般在实验中是以当流出液的A值值达到初始上样液达到初始上样液A初始初始值的值的10%时为漏出点。时为漏出点。第25页/共54页工作交换容量工作交换容量相关图示相关图示IVV0流出曲线流出曲线流出曲线流出曲线始漏点第26页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离

19、子交换树脂的理化性能与测定方法3 3 交换容量的测定方法称取干燥的氢型阳离子交换树脂称取干燥的氢型阳离子交换树脂1g（准确至（准确至0.001g)，放到干燥的锥形瓶中放到干燥的锥形瓶中 加入加入100.00mL 1 moL/LNaOH标准溶液标准溶液 密闭静置密闭静置12h后后 移取上清移取上清液液25.00mL于锥形瓶中加于锥形瓶中加2-3滴中性红乙醇滴中性红乙醇-次甲基蓝乙次甲基蓝乙醇溶液指示剂醇溶液指示剂 用用0.1moL/L的的HCl标准溶液滴定至显标准溶液滴定至显色剂由色剂由蓝紫蓝紫变为变为绿色绿色为终点：为终点：第27页/共54页五、离子交换树脂的理化性能与测定方法五、离子交换树脂

20、的理化性能与测定方法-测定测定方法方法例子:称取1.000g干燥OH型阴离子交换树脂，置入干燥的锥形瓶中，加入0.1242 mol/L HCl标准溶液200.0ml，密闭，放置过夜。取上层清液50.00ml，加入甲基橙指示剂数滴，用0.1010mol/LNaOH标准溶液滴定至呈橙红色，用去NaOH溶液48.00ml，该树脂交换容量是多少?解：根据交换容量的概念及测定数据可得：一般离子交换树脂的交换容量约为3 36mmol/g6mmol/g第28页/共54页第三节第三节 离子交换过程的理论基础离子交换过程的理论基础一、一、离子交换机理离子交换机理 1、离子交换过程、离子交换过程1)A+自溶液中扩

21、散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面2)A+从从树树脂脂表表面面进进入入树树脂脂内内部部的的活活性性中心中心（慢）（慢）3)A+与与RB在在活活性性中中心心上上发发生生复复分分解解反反应应4)解解吸吸附附离离子子B+自自树树脂脂内内部部扩扩散散至至树树脂脂表面表面（慢）（慢）5)B+离子从树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中 A+RB RA+B+第29页/共54页第三节第三节 离子交换过程的理论基础离子交换过程的理论基础二、二、离子交换速度影响因子离子交换速度影响因子1）颗粒大小：愈小越）颗粒大小：愈小越2）交联度：交联度小，交换速度）交联度：交联度小，交换速度 3）温度：越高越）温度

22、：越高越4）离子化合价：化合价越）离子化合价：化合价越，交换越，交换越5）离子大小：越小越）离子大小：越小越6）搅拌速度：在一定程度上，越大越）搅拌速度：在一定程度上，越大越7）溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，）溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越交换速度越（0.001-0.01mol/L，到，到0.01以上时速度不以上时速度不再增加）再增加）第30页/共54页第三节第三节 离子交换过程的理论基础离子交换过程的理论基础离子交换常数：交换势或交换系数离子交换常数：交换势或交换系数R-A、R-B表表示示结结合合在在树树脂脂上上的的A离离子子和和B离离子浓度子浓度A

23、S、BS表示溶液中表示溶液中A离子和离子和B离子浓度离子浓度BA第31页/共54页第四节第四节 大网格（大孔径）离子交换树脂大网格（大孔径）离子交换树脂1 1、大网格（大孔）离子交换树脂合成成功是离、大网格（大孔）离子交换树脂合成成功是离子分离技术的很大发展，子分离技术的很大发展，以往的尴尬：以往的尴尬：（1 1）微网格树脂）微网格树脂有机物污染有机物污染（2 2）降低交联度）降低交联度树脂机械性能降低树脂机械性能降低大网格（大孔）离子交换树脂弥补了缺憾。大网格（大孔）离子交换树脂弥补了缺憾。第32页/共54页第四节第四节 大网格（大孔径）离子交换树脂大网格（大孔径）离子交换树脂2 2、大网格

24、离子交换树脂与凝胶树脂比较、大网格离子交换树脂与凝胶树脂比较1）交联度高，物化性质稳定交联度高，物化性质稳定2）孔径大，交换速度快，抗污染孔径大，交换速度快，抗污染3）比表面大，适用于有机反应中作为催化剂）比表面大，适用于有机反应中作为催化剂4）永久孔隙度大，可用于非水溶液中交换）永久孔隙度大，可用于非水溶液中交换第33页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择一、离子交换吸附操作离子交换吸附操作1、操作方式、操作方式1.1 静态：静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全操作简单、但是分批操作，交换不完全1.2 动态：动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离

25、离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离-柱式固定床柱式固定床第34页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择2 装柱与装样交换装柱与装样交换2.1 离子交换剂前处理：离子交换剂前处理：物理处理：物理处理：物理处理：物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；脂颗粒；脂颗粒；脂颗粒；化学处理：化学处理：化学处理：化学处理：转型（氢型或钠型）转型（氢型或钠型）转型（氢型或钠型）转型（氢型或钠型）阳离子树脂阳离子树脂阳离子树脂阳离子树脂 酸酸酸酸碱碱碱

26、碱酸酸酸酸 阴离子树脂阴离子树脂阴离子树脂阴离子树脂 碱碱碱碱酸酸酸酸碱碱碱碱 最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡2.2 装柱：装柱：干装、湿装，避免夹杂气泡现象。干装、湿装，避免夹杂气泡现象。2.3 上样吸附上样吸附 操作注意事项操作注意事项第35页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择3 离子交换吸附 3.1 树脂选择树脂选择(1)基本选择基本选择 分离生物样品常采用弱性离子交换剂分离生物样品常采用弱性离子交换剂交换对象吸附性大分子物质阳离子阳离子阴离子阴离子选用阳离子交换树脂选用阴离子交换树脂

27、强弱选弱酸或弱碱性树脂选强酸或强碱性树脂选择大孔树脂或交联度低的树脂表5.1 树脂的选择第36页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择3 离子交换吸附3.1 树脂选择树脂选择（2）不同离子型交换剂选择：）不同离子型交换剂选择：一般选择结合力较小的离子，提高交换容量一般选择结合力较小的离子，提高交换容量（1 1）强阳、阴性离子交换剂应分别选择）强阳、阴性离子交换剂应分别选择H H和和OHOH型型（2 2）弱阳、阴性离子交换剂应分别选择）弱阳、阴性离子交换剂应分别选择NaNa和和ClCl第37页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择3 离子交换吸

28、附 3.2 pH 值值最重要的一个因素，因其决定被吸附物质的电最重要的一个因素，因其决定被吸附物质的电性和电量。性和电量。如：如：pHpI时，蛋白质带负电，且溶液时，蛋白质带负电，且溶液pH越越高越容易吸附在阴离子交换树脂上。高越容易吸附在阴离子交换树脂上。实际选择：阳离子交换剂是选可吸附的最低实际选择：阳离子交换剂是选可吸附的最低pH，阴离子交换剂是选可吸附的最高，阴离子交换剂是选可吸附的最高pH，便于解，便于解吸附。吸附。第38页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择3 离子交换吸附 3.2 离子强度离子强度离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。离子交换吸附应在很

29、低的离子强度下进行。缓冲液中的离子强度一般在缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L由于离子强度越由于离子强度越，吸附越，吸附越，越难解吸，因此，选用最佳离子浓度是可以吸附目的，越难解吸，因此，选用最佳离子浓度是可以吸附目的物质的最高离子强度。物质的最高离子强度。第39页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择4 离子解吸附(1)(1)洗脱液选择原则洗脱液选择原则:与吸附条件相反，用一种比吸着物质更活泼的与吸附条件相反，用一种比吸着物质更活泼的离子，把吸着物交换出来。离子，把吸着物交换出来。(2)(2)洗脱一般采取方法洗脱一般采取方法:a a 分步洗脱分步洗脱

30、是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组分。洗脱较难洗脱的组分。b b 梯度洗脱梯度洗脱第40页/共54页第五节第五节 树脂和操作条件的选择树脂和操作条件的选择5 再生与转型再生与转型再生再生:用过的树脂使其恢复原有交换能力的方法。用过的树脂使其恢复原有交换能力的方法。（1 1）一般先用大量去离子水冲洗，然后用酸、碱一般先用大量去离子水冲洗，然后用酸、碱反复处理，最后，用去离子水洗涤至中性。反复处理，最后，用去离子水洗涤至中性。（2 2）但也不是每次都用酸、碱

31、液洗涤，有时只要但也不是每次都用酸、碱液洗涤，有时只要转型处理就行了。转型处理就行了。转型：转型：树脂去杂后，按需求链上活性基团的过程。树脂去杂后，按需求链上活性基团的过程。第41页/共54页强酸型阳离子交换树脂分离示例强酸型阳离子交换树脂分离示例ClCl-,K,K+,Na,Na+,Ag,Ag+的分离的分离K K：亲和力：亲和力 H+Na+K+Ag+H2O交换交换交换交换 exchangeexchange第42页/共54页第六节第六节 树脂污染与再生树脂污染与再生1、树脂污染1 1）有机杂质常为酸性，易污染阴性树脂）有机杂质常为酸性，易污染阴性树脂 污染种类如下：a a 机械阻塞（逆洗后恢复）

32、机械阻塞（逆洗后恢复）b b 不可逆吸附（单宁酸，腐植酸）不可逆吸附（单宁酸，腐植酸）2 2）清洗方法：）清洗方法：a a 10%NaCl+1NaOH 10%NaCl+1NaOH 除色素，对树脂无损害除色素，对树脂无损害b b 漂白粉漂白粉(树脂损坏，交换能力不能完全恢复）树脂损坏，交换能力不能完全恢复）第43页/共54页第六节第六节 树脂污染与再生树脂污染与再生2、树脂再生（1）顺流再生：（a）再生剂耗量大，再生剂耗量大，（b）再生不彻底，出水质量差再生不彻底，出水质量差（2）逆流再生：（a）底部树脂再生好，出水质量好底部树脂再生好，出水质量好（b）再生剂耗量少再生剂耗量少（c）防止乱层防止

33、乱层第44页/共54页逆流再生操作方式第45页/共54页第46页/共54页第七节第七节 离子交换法应用及新技术离子交换法应用及新技术蛋白质离子交换蛋白质离子交换 1、传统离子交换剂不适用于提取蛋白质（1）交联度大（大分子不能进入）（2）电荷密度高(结合太强）（3）骨架憎水性强（蛋白质易变性)2、现代亲水性离子交换剂特点（1）亲水性大（2）孔径大（3）体积随pH 及离子强度变化小第47页/共54页第七节第七节 离子交换法应用及新技术离子交换法应用及新技术 3、蛋白质交换吸附机理多价蛋白质离子吸附在离子交换剂上时，同种蛋白质多价蛋白质离子吸附在离子交换剂上时，同种蛋白质可能以不同的方式吸附，实验测

34、定的参数，只是各参可能以不同的方式吸附，实验测定的参数，只是各参数的平均值，具体吸附方式如下：数的平均值，具体吸附方式如下：（1）静电吸力）静电吸力（2）疏水吸附）疏水吸附（3）氢键）氢键（4）被吸附蛋白表面进一步吸附）被吸附蛋白表面进一步吸附第48页/共54页第七节第七节 离子交换法应用及新技术离子交换法应用及新技术蛋白质的离子交换分离同样要经过：蛋白质的离子交换分离同样要经过：平衡、吸平衡、吸附、洗脱和再生附、洗脱和再生四个阶段，具体过程如下图所四个阶段，具体过程如下图所示：示：第49页/共54页第七节第七节 离子交换法应用及新技术离子交换法应用及新技术离子交换膜与电渗析技术离子交换膜与电

35、渗析技术一、基本概念1、离子交换膜：指薄膜状的离子交换树脂分类：（1）按功能基分：a a 阳离子交换膜阳离子交换膜 b b 阴离子交换膜阴离子交换膜（2）按构造分：a a均相膜：均相膜：树脂磨成粉末，机械混炼，充填粘合剂树脂磨成粉末，机械混炼，充填粘合剂b b异相膜：异相膜：聚乙烯主链上用苯乙烯，二乙烯苯进行聚乙烯主链上用苯乙烯，二乙烯苯进行接枝共聚，进一步磺化制得接枝共聚，进一步磺化制得阳离子膜阳离子膜，或氯甲基，或氯甲基化胺化制得化胺化制得阴离子膜阴离子膜。第50页/共54页二、离子交换膜的电渗析2、工作原理：选择性透过性能、工作原理：选择性透过性能（1）阳离子膜透过阳离子）阳离子膜透过阳离子（2）阴离子膜透过阴离子）阴离子膜透过阴离子第51页/共54页思考题1、离子交换法的定义与原理2、“有效粒径”与“均一系数”的定义3、“真体积”、“视体积”、湿真密度、湿视密度的定义4、交换容量及其计算5、离子交换过程第52页/共54页第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页