《离子交换分离法》PPT课件.ppt

2021-4-23 第第第 九九九 章章章 分 析 测 定 中 常分 析 测 定 中 常分 析 测 定 中 常用 的 分 离 方 法用 的 分 离 方 法用 的 分 离 方 法 第 三 节第 三 节第 三 节 离 子 交 换 分 离 法离 子 交 换 分 离 法离 子 交 换 分 离 法 2021-4-23 9.3.1 离 子 交 换 树 脂 及 交 换 作 用 原 理离 子 交 换 树 脂 及 交 换 作 用 原 理离 子 交 换 树 脂 及 交 换 作 用 原 理1.离 子 交 换 树 脂 离 子 交 换 树 脂 是 以 高 分 子 聚 合 物 为 骨 架 ， 反 应 引 入 活性 基 团 构 成 。 高 分 子 聚 合 物 以 苯 乙 烯 二 乙 烯 苯 共 聚 物 小球 常 见 ， 可 引 入 各 种 特 性 的 活 性 基 团 ， 使 之 具 有 选 择 性 。 ResinSO3H（ 氢 型 ） 树 脂 的 酸 性 最 强 ， 其 ResinSO3 Na （ 钠 型 ） 比 氢 型 稳 定 ， 商 品 常 为 钠 型 ， 使 用 前 用 酸 淋洗 转 型 （ 再 生 ） 。 阴 离 子 交 换 树 脂 的 Cl型 稳 定 。 离 子 交 换 反 应 是 一 种 可 逆 反 应 。 离 子 交 换 树 脂 使 用 后 需 要 进 行 再 生 处 理 。 2021-4-23 离 子 交 换 树 脂离 子 交 换 树 脂离 子 交 换 树 脂 2021-4-23 2.离 子 交 换 反 应离 子 交 换 反 应离 子 交 换 反 应离 子 交 换 分 离 法 是 通 过 试 样 离 子 在 离 子 交 换 剂 （ 固 相） 和 淋 洗 液 （ 液 相 ） 之 间 的 分 配 （ 离 子 交 换 ） 而 达 到 分 离的 方 法 。 分 配 过 程 是 一 离 子 交 换 反 应 过 程 。 阳 离 子 交 换 反 应 ： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na + 阴 离 子 交 换 反 应 ： Resin-N(CH 3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH- Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl - 2021-4-23 3.离 子 交 换 容 量离 子 交 换 容 量离 子 交 换 容 量 离 子 交 换 树 脂 在 交 换 反 应 中 可 交 换 离 子 的 数 目 用 交 换容 量 表 示 ， 单 位 m mol / g 干 树 脂 。 将 离 子 交 换 树 脂 装 入 玻 璃 柱 即 构 成 离 子 交 换 分 离 柱 ，可 用 来 分 离 干 扰 离 子 。 当 淋 洗 液 为 中 性 水 溶 液 时 ， 干 扰 离子 保 留 在 柱 中 。 离 子 交 换 反 应 是 一 可 逆 反 应 ， 被 交 换 离 子 随 淋 洗 液 pH不 同 而 在 分 离 柱 中 移 动 ， 由 于 不 同 离 子 与 离 子 交 换 树 脂 之间 的 作 用 力 不 同 ， 流 出 分 离 柱 的 时 间 不 同 而 被 分 离 。 一 般 使 用 的 离 子 交 换 树 脂 的 粒 度 为 50 100目 。 2021-4-23 4. 离 子 交 换 亲 和 力 与 选 择 性 系 数离 子 交 换 亲 和 力 与 选 择 性 系 数离 子 交 换 亲 和 力 与 选 择 性 系 数 离 子 交 换 分 离 中 的 分 配 系 数 是 组 分 离 子 在 树 脂 上 的 浓度 与 在 溶 液 中 的 浓 度 比 ， 对 阳 离 子 Mn+， 分 配 系 数 KP为 ： nccK MMRP 分 配 系 数 KP反 映 了 离 子 与 树 脂 的 亲 和 力 大 小 。 不 同 离 子 对 树 脂 的 亲 和 力 大 小 具 有 如 下 规 律 ：(1) 稀 溶 液 中 ， 离 子 电 荷 越 大 ， 亲 和 力 越 大 ；(2) 相 同 电 荷 时 ， 水 合 半 径 越 小 ， 亲 和 力 越 大 ； 2021-4-23 (3) 多 元 素 阴 离 子 亲 和 力 的 顺 序 为多 元 素 阴 离 子 亲 和 力 的 顺 序 为多 元 素 阴 离 子 亲 和 力 的 顺 序 为 SO42-C2O42- I-NO3- CrO42- Br- SCN- Cl- Ac-F- (4) H+对 强 酸 性 离 子 交 换 树 脂 的 亲 和 力 在 Na+与 Li+之 间 ，离 子 交 换 树 脂 的 酸 性 越 弱 ， H+与 其 亲 和 力 越 大 ； (5) OH-对 强 碱 性 离 子 交 换 树 脂 的 亲 和 力 在 Ac-与 F-之 间 ，离 子 交 换 树 脂 的 碱 性 越 弱 ， OH-与 其 亲 和 力 越 大 ；当 溶 液 中 有 多 种 离 子 可 与 树 脂 发 生 交 换 时 ： RA + B + = RB + A+ 此 反 应 的 平 衡 常 数 称 为 离 子 交 换 的 选 择 性 系 数 KB/A。 2021-4-23 9.3.2 离 子 交 换 分 离 操 作 程 序离 子 交 换 分 离 操 作 程 序离 子 交 换 分 离 操 作 程 序 1. 树 脂 的 处 理（ 1） 选 择 适 当 的 树 脂 。（ 2） 使 用 前 要 用 水 浸 透 使 之 充 分 吸 水 膨 胀 ，（ 3） 用 酸 碱 处 理 。（ 4） 树 脂 转 型 成 所 需 的 型 式 阳 离 子 交 换 树 脂 用 HCl处 理 则 转 为 H+型 ， 用 NaOH处 理则 转 为 Na +型 ； 阴 离 子 交 换 树 脂 用 HCl处 理 则 转 为 Cl-型 ， 用 NaOH或NH4OH处 理 则 转 为 OH-型 。 2021-4-23 2. 装 柱装 柱装 柱 防 止 柱 中 出 现 气 泡 和 分 层 ； 装 填 要 均 匀 ； 柱 内 要 始 终 保 持 液 面 高 于 树 脂 层 几 厘 米 ； 装 柱 时 树 脂 要 与 水 混 合 倾 入 ， 使 树 脂 自 然 沉 积 在 下 面 ，装 柱 操 作 尽 可 能 均 匀 连 续 。 2021-4-23 3. 柱 上 操 作柱 上 操 作柱 上 操 作(1)交 换 ： 试 液 的 浓 度 一 般 为 0.030.05molL-1， 不 能 超 过0.1mmolL-1。(2)洗 涤 ： 洗 去 留 在 交 换 柱 上 的 不 发 生 交 换 作 用 的 离 子 。 洗涤 液 一 般 为 纯 水 或 稀 酸 （ 0.01molL-1HCl） 。(3)洗 脱 (再 生 )： 将 被 交 换 分 离 的 离 子 从 树 脂 上 洗 脱 下 来 ,同时 使 树 脂 恢 复 再 生 能 力 。 对 洗 脱 液 的 要 求 ： 阳 离 子 交 换 树 脂 常 用 HCl(3 4 molL-1 )作 洗 脱 液 ； 阴 离 子 交 换 树 脂 常 用 NaOH或 NaCl作 为 洗 脱 液 。 为 了 提 高 分 离 的 分 辨 率 ， 可 采 用 不 断 改 变 洗 脱 溶 剂 组成 的 梯 度 洗 脱 法 。 2021-4-23 9.3.3 离 子 交 换 分 离 法 的 应 用离 子 交 换 分 离 法 的 应 用离 子 交 换 分 离 法 的 应 用 1.去 离 子 水 的 制 备 实 验 室 用 去 离 子 水 及 锅 炉 用 水 的 软 化 。 采 用 串 联 的 阳 离 子 交换 柱 和 阴 离 子 交 换 柱 。 2.干 扰 组 分 的 分 离 如 测 定 矿 石 中 的 铀 时 ， 为 了 除 去 其 他 金 属 离 子 的 干 扰 ， 将 矿 石 溶 解 后 处理 成 0.1mol/L的 硫 酸 溶 液 ， U(VI)形 成 UO2(SO4)22-或 UO2(SO4)34- ， 在 通 过强 碱 性 离 子 交 换 树 脂 时 ， 被 留 在 树 脂 上 ， 金 属 离 子 则 流 出 。 之 后 ， 将 其 破 坏成 为 UO 2+形 式 洗 脱 ， 回 收 率 可 达 98% 3. 痕 量 组 分 的 富 集 天 然 矿 石 中 痕 量 钍 的 富 集 ： 钍 在 盐 酸 溶 液 中 难 以 形 成 稳 定的 配 位 离 子 ， 被 保 留 ； 共 存 的 稀 土 则 形 成 稳 定 的 配 位 离 子 ， 被洗 脱 。 2021-4-23 9.1 沉 淀 分 离 法 9.2 溶 剂 萃 取 分 离 法 9.3 离 子 交 换 分 离 法 9.4 层 析 分 离 法 9. 5 膜 分 离 法 9.6 激 光 分 离 法内 容 选 择 ：内 容 选 择 ：内 容 选 择 ： 结 束结 束结 束