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强碱性阴离子交换树脂

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  • 【资料】离子交换树脂知识

    1、离子交换树脂的基本类型(1) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。(2) 弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。(3) 强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。 (4) 弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。2、离子交换树脂基体的组成离子交换树脂的基体(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类,它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应,形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。这两类树脂的吸附性能都很好,但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素,脱色容量大,而且吸附物较易洗脱,便于再生,在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质,善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。因此,糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可充分发挥两者的长处。 树脂的交联度,即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数,对树脂的性质有很大影响。通常,交联度高的树脂聚合得比较紧密,坚牢而耐用,密度较高,内部空隙较少,对离子的选择性较强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但在工作时的膨胀性较大,机械强度稍低,比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂,其交联度可较高。除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外,离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。3、离子交换树脂的物理结构离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。 凝胶型树脂的高分子骨架,在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀,在大分子链节间形成很微细的孔隙,通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。这类树脂较适合用于吸附无机离子,它们的直径较小,一般为0.3~0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质,因后者的尺寸较大,如蛋白质分子直径为5~20nm,不能进入这类树脂的显微孔隙中。 大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂,形成多孔海绵状构造的骨架,内部有大量永久性的微孔,再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore),润湿树脂的孔径达100~500nm,其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件,缩短了离子扩散的路程,还增加了许多链节活性中心,通过分子间的范德华引力(van de Waal's force)产生分子吸附作用,能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质,扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质,例如化工厂废水中的酚类物。 大孔树脂内部的孔隙又多又大,表面积很大,活性中心多,离子扩散速度快,离子交换速度也快很多,约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高,所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点:耐溶胀,不易碎裂,耐氧化,耐磨损,耐热及耐温度变化,以及对有机大分子物质较易吸附和交换,因而抗污染力强,并较容易再生。4、离子交换树脂的离子交换容量离子交换树脂进行离子交换反应的性能,表现在它的“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数,meq/g(干)或 meq/mL(湿);当离子为一价时,毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子,前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。 1、总交换容量,表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。 2、工作交换容量,表示树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与树脂种类和总交换容量,以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。 3、再生交换容量,表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。 通常,再生交换容量为总交换容量的50~90%(一般控制70~80%),而工作交换容量为再生交换容量的30~90%(对再生树脂而言),后一比率亦称为树脂的利用率。 在实际使用中,离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量,但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算,在具体设计中,需凭经验数据进行修正,并在实际运行时复核之。 离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小,能自由扩散到树脂体内,与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时,溶液中常含有高分子有机物,它们的尺寸较大,难以进入树脂的显微孔中,因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。

  • 【资料】离子交换树脂的基础知识

    离子交换树脂的基础知识1、离子交换树脂的基本类型(1) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。 (2) 弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。(3) 强碱性阴离子树脂这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。 (4) 弱碱性阴离子树脂这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。2、离子交换树脂基体的组成离子交换树脂的基体(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类,它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应,形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。这两类树脂的吸附性能都很好,但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素,脱色容量大,而且吸附物较易洗脱,便于再生,在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质,善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。因此,糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可充分发挥两者的长处。 树脂的交联度,即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数,对树脂的性质有很大影响。通常,交联度高的树脂聚合得比较紧密,坚牢而耐用,密度较高,内部空隙较少,对离子的选择性较强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但在工作时的膨胀性较大,机械强度稍低,比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂,其交联度可较高。 除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外,离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。3、离子交换树脂的物理结构离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。 凝胶型树脂的高分子骨架,在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀,在大分子链节间形成很微细的孔隙,通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。这类树脂较适合用于吸附无机离子,它们的直径较小,一般为0.3~0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质,因后者的尺寸较大,如蛋白质分子直径为5~20nm,不能进入这类树脂的显微孔隙中。 大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂,形成多孔海绵状构造的骨架,内部有大量永久性的微孔,再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore),润湿树脂的孔径达100~500nm,其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件,缩短了离子扩散的路程,还增加了许多链节活性中心,通过分子间的范德华引力(van de Waal's force)产生分子吸附作用,能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质,扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质,例如化工厂废水中的酚类物。 大孔树脂内部的孔隙又多又大,表面积很大,活性中心多,离子扩散速度快,离子交换速度也快很多,约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高,所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点:耐溶胀,不易碎裂,耐氧化,耐磨损,耐热及耐温度变化,以及对有机大分子物质较易吸附和交换,因而抗污染力强,并较容易再生。 4、离子交换树脂的离子交换容量离子交换树脂进行离子交换反应的性能,表现在它的“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数,meq/g(干)或 meq/mL(湿);当离子为一价时,毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子,前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。 1、总交换容量,表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。 2、工作交换容量,表示树脂在某一定条件下的离子交换能力,它与树脂种类和总交换容量,以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。 3、再生交换容量,表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。 通常,再生交换容量为总交换容量的50~90%(一般控制70~80%),而工作交换容量为再生交换容量的30~90%(对再生树脂而言),后一比率亦称为树脂的利用率。 在实际使用中,离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量,但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算,在具体设计中,需凭经验数据进行修正,并在实际运行时复核之。 离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小,能自由扩散到树脂体内,与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时,溶液中常含有高分子有机物,它们的尺寸较大,难以进入树脂的显微孔中,因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。

  • 【讨论】检测氟化物用阴离子还是阳离子交换树脂

    【讨论】检测氟化物用阴离子还是阳离子交换树脂

    这几天在研究国家标准GB/T 5750.5-2006,发现氟化物检测,说是用磺化聚苯乙烯强酸性阳离子交换树脂,并说该法可检测氯化物、硫酸盐、硝酸盐等。在GB/T 5750.10-2006的溴酸盐检测,又说使用阴离子交换柱,可分析氟化物、溴酸盐、氯化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐。本人还没接触过离子色谱仪,不清楚这问题了,是标准错误,还是没理解到位?(GB/T 5750.5-2006)氟化物---------------------http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106211639_300789_2309397_3.jpg(GB/T 5750.10-2006http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106211640_300790_2309397_3.jpg)溴酸盐------------------------------

  • 【转帖】离子交换树脂的性能评价!

    离子交换树脂的性能评价离子交换树脂一般不溶于水、一般的酸碱溶液和有机溶剂,是一种具有良好化学稳定性的高分子聚合物。同时,离子交换树脂必须具备一定的理化性能。1.外观)大多数商品树脂多制成球形,其直径为0.2~1.2mm。球形的优点是增大比表面积、提高机械强度和减少流体阻力。普通凝胶型树脂是透明的球珠,大孔树脂呈不透明的雾状球珠。随合成原料、工艺条件不同,树脂的颜色也有所不同,一般有黄、白、黄褐、红棕等几种颜色。2.膨胀度" 各种离子的交换树脂,都含有极性很强的交换基团,因此亲水性极强,但由于交联后具有立体型的网状结构,因而不溶于水,具有亲水凝胶的性质,吸水就膨胀,脱水就收缩。膨胀是可逆地进行的,其程度随树脂的交联度、相反离子的种类和浓度、外部溶液的浓度而变化,一般的商品树脂,每克干树脂可吸附0.5~1.0克水分,交联度较低的树脂,每克吸附1.0~3.0克水分。交联度大的树脂,膨胀度小,因而由于实验条件的变化而引起的膨胀度的差异就小。但交联度小的树脂,会显著膨胀或收缩,往往造成操作上的种种困难。3.交联度树脂的性质随着作为交联剂的DVB的含量不同而有所差异。合成树脂时,单体中DVB 的含量百分数称为交联度,在商品树脂中,通常是8%~12%。但合成时,通过改变它和苯乙烯的混合比,可制出不同含量的产品。一般说来,交联度越大,树脂越坚固,在水中不易溶胀。而交联度减少,树脂变得柔软,容易溶胀。4.交换容量交换容量是单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数,是表征树脂交换能力的主要参数。其表示方法有重量交换容量和体积交换容量两种,后一种较直观的反映生产设备的能力。交换容量的测定方法如下,对于阳离子交换剂,先用盐酸将其处理成氢型后,称重并测其含水量,同时称数克离子交换剂,加入过量已知浓度的NaOH溶液,待反应达到平衡后,测定剩余的NaOH摩尔数,就可求得该阳离子交换剂的交换容量。对于阴离子交换剂,不能利用与上述相对应的方法,即不能用碱将其处理成羟型后测定交换容量。这是因为,羟型离子交换剂在高温下容易分解,含水量不易准确测定,并且用水清洗时,羟型离子交换剂易吸附水中的CO2而使部分成为碳酸型。所以,一般将阴离子交换剂转换成氯型后测定其交换容量。取一定量的氯型阴离子交换剂装入柱中,通入硫酸钠溶液,用铬酸钾为指示剂,用硝酸银溶液滴定流出液中的氯离子,从而可根据洗脱交换下来的氯离子量,计算交换容量。蛋白质等生物大分子与小分子化合物的离子交换特性有很大差别:蛋白质的分子量大,树脂孔道对其空间排阻作用大,不能与所有的离子交换活性中心接触;离子交换吸附的蛋白质分子会妨碍其他蛋白质与未吸附蛋白质的离子交换基团发生作用,并阻碍蛋白质扩散进入到其他交换区域;蛋白质带多价电荷,在离子交换中一般可与多个离子交换基发生作用。因此,蛋白质的交换容量远低于小分子化合物的交换容量。5.滴定曲线滴定曲线是检验和测定离子交换剂性能的重要数据,可参考如下方法测定。分别向几个大试管中加入1g氢型(或羟型)离子交换剂,其中一个试管加入50ml 0.1mol/L的NaCl溶液,其他试管亦加入相同体积的溶液,但含有不同量的0.1mol/L的NaOH(或HCl),使其发生离子交换反应。强酸(碱)性离子交换剂放置24h,弱酸(碱)性离子交换剂放置7日。达到平衡后,测定各试管中溶液的pH值。以每克干离子交换剂加入的NaOH(或HCl)为横坐标,以平衡pH值为纵坐标作图,就可得到滴定曲线。强酸(或强碱)性离子交换剂的滴定曲线开始是水平的,到某一点突然升高(或降低),表明在该点交换剂上的离子交换基团已被碱(或酸)完全饱和;弱酸(或弱碱)性离子交换剂的滴定曲线逐渐上升(或下降),无水平部分。利用滴定曲线的转折点,可估算离子交换剂的交换容量,而由转折点的数目,可推算不同离子交换基团的数目。同时,滴定曲线还表示交换容量随pH的变化。因此,滴定曲线比较全面地表征了离子交换剂的性质。

  • 离子交换分离技术

    离子交换分离技术一、 离子交换树脂的概念和结构 能与其他物质进行离子交换的物质; 常用的离子交换剂有离子交换树脂和多糖基离子交换剂。 聚苯乙烯型离子交换树脂结构:ú骨架ú活性基团ú可交换离子 当树脂处在溶液中时,活性离子可在树脂的骨架中进进出出,与溶液中的同性离子发生交换过程。交换推动力为两种离子的浓度差异。 离子交换现象可用下面的方程式表示: R-X+ +Y+ R-Y+ + X+ 式中R-表示功能基团和载体,X+为活性离子,Y+为溶液中的同性离子。 如果树脂的活性离子带正电荷,则可和溶液中的阳离子发生交换,称为阳离子交换树脂。 如果树脂的活性离子带负电荷,则可和溶液中的阴离子发生交换,称为阴离子交换树脂。二、离子交换分离技术的分离原理 用离子交换法分离纯化物质主要通过选择性吸附和分步洗脱实现的。 (1)X+为活性离子,YH+及Z+为待分离离子;(2)YH+和Z+取代X+而被吸附;(3)加碱后YH+失去正电荷,被洗脱;(4)提高X+的浓度取代出Z+ 三、离子交换树脂的分类 (一)按活性基团分类1.强酸性阳离子交换树脂 含有强酸性基团,常见的有磺酸基(-SO3H),易在溶液中解离H+,电离反应如下 : R-SO3H = R-SO3-+ H+ SO3-基团能吸附溶液中的其它阳离子,如: R-SO3- +Na+=R-SO3Na 由于强酸性树脂的解离能力很强,因此在很宽的PH范围内都能保持良好的离子交换能力,使用时的pH没有限制,在PH1~14范围内均可使用。用强酸进行再生处理。2.弱酸性阳离子交换树脂 含弱酸性活性基团-COOH(羧基), -OH(酚羟基),能在水中离解出H+ ,但解离受pH值限制,在低pH下难以解离。 R-COOH R-COO- + H+ R-COOH 应在pH7以上的溶液中操作。 R-OH 应在pH 9以上的溶液中操作。 弱酸性阳离子交换树脂可吸附溶液中的阳离子,进行如下离子交换反应: R-COOH+Na+ R-COONa+H+ 用强酸进行再生处理,但耗酸量较少。3.强碱性阴离子交换树脂 常见的活性基团有-NR3OH(季铵基团)能在水中解离出-OH- 而呈碱性,离解性很强,基本不受PH值影响。反应简式为: R-NR3OH =R-NR3+ +OH- 强碱性阴离子树脂能吸附溶液中的其它阴离子如Cl-,离子交换反应式如下: R-NR3OH+Cl- R-NR3 Cl- +OH- 使用的pH没有限制,再生一般用强碱进行4.弱碱性阴离子交换树脂 常见的活性基团有伯胺基(-NH2),仲胺基(-NHR),叔胺基(-NR2),它们在水中能解离出OH-,但解离能力较弱,在碱性环境中的解离度受到抑制. 解离反应如下: R -NH2 ?H2O R-NH3+ + OH- 可吸附溶液中的阴离子。 只能在 PH7的溶液中使用。 用NaOH再生时耗碱量较少,还可用Na2CO3等再生。 (二)按理化性质分类 1. 凝胶型树脂外 观:一般是透明的空隙特征:吸水后形成微细的空隙,失水后,孔隙消失。 吸附性能:适用于吸附交换无机离子等小离子 2. 大孔型树脂外 观:一般是不透明的空隙特征:孔径大,为永久性孔隙,可在非水溶涨下使用。吸附性能:善于吸附大分子有机物四、离子交换树脂的命名 离子交换树脂的命名法规定离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类,第二位数字代表骨架,第三位数字为顺序号。分类代号和骨架代号都分成7种,分别以0~6七个数字表示,其含义见书P104表7-3。 在凝胶型树脂编号后加“×”连接阿拉伯数字表示交联度。对大孔型离子交换树脂,须在型号前加字母“D”。 在国内的树脂商品中命名并不规范。有一些命名方式一直沿用至今,如:732(强酸001×7树脂)、724(弱酸101×7树脂)、717(强碱201×7树脂)。 五、离子交换树脂的理化性能 1.交联度 离子交换树脂的骨架是由各种有机原料聚合而成的网状结构,例如强酸性阳离子交换树脂的合成过程,是先由苯乙烯聚合而成为长的链状分子,再由二乙烯苯把各链状分子联成立体型的网状体。这里二乙烯苯称为交联剂。 在树脂原料总重量中交联剂所占百分比称为交联度。如二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树脂的交联度为10%。ú 树脂的交联度越大,则网眼越小,交换时体积大的离子进入树脂便受到限制。另外,交联度大时,形成的树脂结构紧密,机械强度高。但是如果交联度过大交换反应的速度慢,因此要求树脂的交联度一般为4-14%。在不影响分离时,也以选高交联度的树脂为宜。 2. 交换容量 离子交换树脂交换能力的大小,可用交换容量表示。 交换容量是每克干燥的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数 。 一般选用交换容量大的树脂,可用较少的树脂交换较多的化合物 。 交换容量可通过实验测定。六、离子交换分离技术的操作(一)树脂和操作条件的选择 1. 树脂选择1)对阴阳离子交换树脂的选择 被分离物质带正电荷,应采用阳离子交换树脂;被分离物质带负电荷,应采用阴离子交换树脂。 2)对离子交换树脂强弱的选择 强碱性离子宜用弱酸性树脂, 弱碱性离子宜用强酸性树脂;弱酸性离子宜用强碱性树脂,强酸性离子宜用弱碱性树脂 3)对树脂理化性能的选择 如吸附大分子离子选择交联度较低的树脂。 2. 操作条件 1)交换时pH 产物稳定,产物离子化,树脂解离 2)树脂的型式 阳树脂可用氢型或钠型 阴树脂可用羟型或氯型 3)溶液中产物浓度: 低价离子增加浓度有利于交换上树脂,高价离子宜在稀释时被吸附。4)洗脱条件 和吸附条件相反 (二)操作方式1. 静态操作 是将树脂与交换溶液混合置一定的容器中搅拌进行 。2. 动态操作(柱式操作) 交换、洗脱、再生均在柱中进行 (三)离子交换树脂的工作过程 1. 预处理和转型1)用水浸泡,使其充分膨胀并除去细小颗粒(倾泻或浮选法)。2)用8~10倍量的1mol/L盐酸或NaOH交替浸泡(或搅拌)一次。每次换酸碱前都要用水洗至中性。 3)在使用时,常用酸、碱或NaCl将树脂转变为一定的离子形式,称为转型。 阳树脂处理成氢型按酸-碱-酸顺序处理;处理成钠型按碱-酸-碱 (或NaCl)顺序。 阴树脂处理成羟型按碱-酸-碱顺序处理;处理成氯型按酸-碱-酸(或NaCl)顺序处理。 2.装柱 装柱时,先在交换柱的下端铺上一层玻璃丝(或棉花),灌入少量水(或缓冲溶液),然后倾入带水(或缓冲溶液)的树脂。 装柱时应防止树脂层中存留气泡,以免交换时试液与树脂无法充分接触。树脂高度一般约为柱高的90%。为防止加试液时树脂被冲起,在柱的上端亦应铺一层玻璃纤维。装柱时还应注意不能使树脂露出水面,因为树脂露于空气中,当加入溶液时,树脂间隙中会产生气泡,而使交换不完全。 交换柱也可以用滴定管代替。3. 交换吸附 将样品加到交换柱上,用活塞控制一定的流速进行交换,完成离子吸附。4. 洗脱 当交换完毕之后,用适当的洗脱液(改变pH值或含高浓度同性离子)进行洗脱。 随着洗脱的进行,洗出液离子浓度逐渐增大,达到最大值之后又逐渐减小,至完全洗脱之后,被洗出之离子浓度又等于零。5. 树脂的再生 再生就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程。 再生时,大量水冲洗 用转型的方法处理。

  • 实验室超纯水机中离子交换树脂的污染及处理

    [b]一、悬浮物的污堵及处理[/b]原水中的悬浮物会堵塞树脂层中的孔隙,从而增大其水流阻力,增大运行压降,也会覆盖在树脂颗粒的表面,因而降低树脂的工作交换容量。为防止悬浮物的污堵,主要是加强对原水的预处理,以降低水中悬浮物的含量。为清除积聚在树脂层中的悬浮物,可采用增加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。 常用化学除盐系统对进水悬浮物的要求一般如下:[align=center][table][tr][td=1,1,266][b]化学除盐单元[/b][/td][td=1,1,239][b]悬浮物(mg/L)[/b][/td][/tr][tr][td=1,1,266]强酸阳(顺流再生)[/td][td=1,1,239]< 5[/td][/tr][tr][td=1,1,266]强酸阳(对流再生)[/td][td=1,1,239]< 2[/td][/tr][tr][td=1,1,266]强酸阳(浮床)[/td][td=1,1,239]< 2[/td][/tr][tr][td=1,1,266]强酸阳(顺流)→强酸阳(浮床)[/td][td=1,1,239]< 5[/td][/tr][tr][td=1,1,266]阳双层床、双室床[/td][td=1,1,239]< 2[/td][/tr][tr][td=1,1,266]阳双室浮床[/td][td=1,1,239]< 2[/td][/tr][tr][td=1,1,266]弱酸阳(顺流)→强酸阳(顺流)[/td][td=1,1,239]< 5[/td][/tr][tr][td=1,1,266]弱酸阳(顺流)→强酸阳(浮床)[/td][td=1,1,239]< 5[/td][/tr][/table][/align][b]二、铁的污染及处理:[/b]阳、阴树脂都可能发生铁的污染。被污染树脂的外观为深棕色,严重时可以变为黑色。一般情况下,每100g树脂中的含铁量超过150mg时,就应进行处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。阳树脂使用中,原水带入的铁离子,大部分以Fe[sup]2+[/sup]存在,它们被树脂吸收以后,部分被氧化为Fe3+,再生时不能完全被H+交换出来,因而滞留于树脂中造成铁的污染。使用铁盐作为混凝剂时,部分矾花带入阳床,过滤作用使之积聚在树脂层表面,再生时,酸液溶解了矾花,使之成为Fe[sup]3+[/sup],部分被阳树脂所吸收,造成铁的污染。工业盐酸中的大量Fe[sup]3+[/sup],也会对树脂造成一定的铁污染。用于钠离子交换的阳树脂更容易受到铁的污染。阴树脂中的铁含量有时会比阳树脂的大许多倍。阴树脂的铁主要来源于再生液。一般隔膜法生产的烧碱,其中含有0.01%~0.03%的Fe[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub],同时,还含有6~7mg/L的NaClO[sub]3[/sub]。这样的烧碱在贮存和输送过程中与铁容器、管道(无防腐层)接触,将生成高铁酸盐(FeO[sub]4[/sub])。高铁酸盐随碱液进入阴床后,因pH值的降低,将发生分解,其反应式如下:2FeO[sub]4[/sub][sup]2-[/sup] + 10H[sup]+[/sup] → 2Fe[sup]3+[/sup] + 2/3 O[sub]2[/sub] + 5 H[sub]2[/sub]OFe[sup]3+[/sup]进一步生成Fe(OH)[sub]3[/sub],附着于阴树脂颗粒上,造成铁的污染。树脂遭受铁的污染以后,在一般的再生过程中不能除去,必须用盐酸进行清洗。常用的清洗方法是用10%HCl溶液,在进行此方法前,必须检查交换器设备的耐腐蚀性能,否则须用加抑制剂的盐酸。将相当于树脂床体积0.5倍的10%HCl溶液从树脂床顶部进入(要考虑到树脂床内的残余存水,保持HCl溶液的浓度),从树脂床底部疏出相当于床内残余存水的水量,将溶液搅拌,并与树脂接触12小时。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分钟,除去疏松物质,再将树脂床再生后即可投运。[b]防止树脂发生铁污染的措施有:1. [/b]减少阳床进水的含铁量。对含铁量高的地下水应先经过曝气处理及锰砂过滤除铁。对含铁量高的地表水或使用铁盐作为凝聚剂时,应添加碱性药剂,如Ca(OH)[sub]2[/sub]或NaOH,提高水的pH值,防止铁离子带入阳床。[b]2. [/b]对输送高含铁量原水的管道及贮槽应考虑采取必要的防腐措施,以减少原水的铁含量。[b]3. [/b]阴床再生用烧碱的贮槽及输送管道应采取衬胶防腐,以减少碱再生液的含铁量。[b]4. [/b]当树脂的含铁量超过150g/gR时,应进行酸洗。[b]三、硫酸钙的污染及处理:[/b]使用硫酸再生钙型阳树脂时,如果再生液的浓度过高,或流速过慢,在靠近树脂颗粒处,再生出的Ca[sup]2+[/sup]与溶液中的SO[sub]4[/sub][sup]2-[/sup]浓度超过CaSO[sub]4[/sub]的溶度积就会产生CaSO[sub]4[/sub]沉淀,并附在树脂颗粒上,不仅再生后清洗困难,洗出液中总有硬度,影响离子交换反应的进行,运行中还会溶于出水中,使硬度含量增加,降低阳床的交换量。硫酸钙在25℃时的溶度积为2000ppm,随温度增高溶解度减小,因此很难除去。防止硫酸钙沉淀的措施,一是降低再生液硫酸的浓度,二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法,使再生液浓度逐步加大,再生流速逐步减慢。一旦发现树脂中与硫酸钙沉淀时,目前最常用的方法是先以大量软水进行反洗,然后再用~10 % HCl(3个床体积)以2.0 L / h / L反复清洗,但须注意HCl及硫酸钙的溶解速度很慢,因此须多次清洗。另一方法是用EDTA钠盐,但价格很高,且是放热反应,使用时须注意。[b]四、硅的污染及处理:[/b]硅化合物污染发生在强碱阴离子交换器中,尤其是在强、弱型阴树脂联合应用的设备和系统中,其结果往往导致阴离子交换器除硅效率下降。阴床的强碱树脂再生不当、失效的树脂未及时再生或阴树脂再生不彻底,会发生硅酸在树脂颗粒内部聚合的现象,而难以再生,这种现象是硅在树脂内的积聚,不属于硅的污染。硅的污染是指再生过程中,已从树脂上再生出来的硅酸盐,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以胶体状态析出,严重时再生液可以变成胶冻状,被覆于树脂表面,影响树脂的交换容量,并造成出水SiO2含量增高。顺流再生固定床和移动床一般不会发生硅的污染。硅的污染主要发生于原水中硅的含量与总阴离子含量(不包括碱度)比值高的对流再生单床,尤其是在弱、强型阴离子交换树脂联合应用的设备和系统中。清洗二氧化硅污染可用烧碱,建议用量为130 ~ 160 g/L,浓度为2.0 %,处理温度为50℃~60℃。树脂床须先浸泡,如条件不允许,可将溶液以2个床体积/小时的流速通过树脂床,这方法的关键是保持较高温度及接触时间。[b]防止硅污染的主要措施有:1. [/b]阴床失效后要及时再生,不在失效态备用。[b]2. [/b]再生碱液应加热,Ⅰ型树脂不高于40℃,Ⅱ型树脂不高于35℃。[b]3. [/b]降低再生液的浓度至2 % NaOH。[b]4. [/b]再生液的流速不低于5 m / h,但应保持进再生液的时间不少于30min。[b]5.[/b] 联合应用系统中要从设计上保证弱型树脂先失效。[b]五、油的污染及处理:[/b]矿物油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于树脂颗粒的表面,造成树脂微孔的污堵,致使树脂交换容量降低,周期制水量明显减少。矿物油的来源有:■ 渗入地下的矿物油随原水带入交换器。■ 使用蒸汽混合加热原水时,油随蒸汽带入原水。■燃油锅炉使用蒸汽雾化燃油,当油压高于蒸汽压力时,重油(或原油)漏入蒸汽,经过凝气器进入凝结水除盐系统。■炼油厂或化工厂生产流程中的油通过蒸汽系统漏入原水。化学除盐设备进水中含油量为0.5mg/L时,几个月内即可出现树脂被油污染的现象。[b]处理油污染树脂的方法:[/b]首先,应迅速查明油的来源,排除故障,防止油的继续漏入。必要时,应清理设备内积存的油污。轻微污染的树脂不一定需要处理,可以在多次再生中逐渐恢复其交换容量。严重污染的树脂,应通过小型试验,选择适当的处理方法。[b]1. [/b]用NaOH溶液循环清洗使用38 ~ 40 ℃的8 % ~ 9 % NaOH溶液,从碱箱(约10m3)经过阴床、阳床后,再回到碱箱循环清洗(具体时间由小型试验确定),并补充NaOH溶液,保持溶液浓度,利用NaOH对矿物油的乳化作用,清除油污。[b]2. [/b]用溶剂清洗可以使用石油醚或200号溶剂汽油对树脂进行清洗,清洗过程中要严密防火。[b]3. [/b]使用溶剂与表面活性剂联合清洗使用树脂体积20 % 的200号溶剂汽油和TX-10(非离子型,全名为聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交换器后,保持温度45 ~ 50 ℃,用无油压缩空气搅拌并擦洗,30 min后再加入200 kg TX-10表面活性剂,继续搅拌,使油乳化。最后,从交换器顶部进水,将乳化液从底部排出,至冲洗干净为止。[b]六、有机物的污染及处理:[/b]有机物对阴树脂的污染原因及处理方法都比较复杂,将另行说明。

  • 【求助】离子交换树脂性质

    [size=4]Amberlite IR-120(H-型,16-45目)型阳离子交换树脂和AG 1-X8(甲酸型,100-200)型阴离子交换树脂的性质是怎样的?AG 1-X8能不能吸附糖类,氨基酸和蛋白质?请了解的专家指导下,谢谢![/size]

  • 求助:阴离子交换树脂的选择

    现在试验中想把与大分子结合的碘离子转换成氯离子,不知道用什么类型,什么型号的阴离子树脂比较合适。望各位专家指点,先谢过了!

  • 关于离子交换树脂的再生和洗脱

    各位大侠好 最近准备做离子交换树脂测量水中的硒,选用强盐性阴离子交换树脂,关于洗脱和再生所用的试剂树脂=强盐性阴离子交换树脂再生=一般是NaOH溶液洗脱=一般是盐酸和硝酸根据原理,洗脱的话可以通过调节洗脱液pH值使目的物质带相反电荷或者失去电荷而脱落,这样可以选择盐酸或者硝酸 ; 或者高浓度的同性离子通过质量定律使目的物质脱落,根据这个原理的话也可以使用NaOH溶液。但是关于洗脱的话很少有提到使用NaOH溶液的,不知道是我的想法有错误还是什么,望各位大侠指导。

  • 【转帖】离子交换分离法

    利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法,称为离子交换分离法。20世纪初期,工业上就开始用天然的无机离子交换剂泡沸石来软化硬水。但这类无机离子交换剂的交换能力低,化学稳定性和机械强度差,应用受到很大限制。近年来合成了有机离子交换剂——离子交换树脂,基本上克服了无机离子交换剂的缺点因此离子交换分离法在生产和科研各方面得到了广泛的应用。一、离子交换树脂的结构和性质(一)结构离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一段很稳定,不溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。1. 阳离子交换树脂阳离子交换树脂具有酸性基团,如应用最广泛的强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂,它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合,经浓硫酸磺化而制得的聚合物。这种树脂的化学性质很稳定,具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质,因此应用非常广泛。 各种阳离子交换树脂含有不同的活性基因、常见的有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)和酚基(-OH)等。根据活性基团离解出H+能力的大小不同,阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性两种。例如含-SO3的为强酸性阳离子交换树脂,常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架),合-COOH和-OH的弱酸性阳离子交换树脂,分别用R-COOH和R-OH表示。强酸性阳离子交换树脂应用较广泛,弱酸性阳离子交换树脂的H+不易电离,所以在酸性溶液中不能应用,但它的选择性较高而且易于洗脱。 2. 阴离子交换树脂阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架,只是所联的活性基团为碱性基团。如含季胺 -N(CH3)3的树脂的H+不易电离,称为强磁性阴离子交换树脂,含伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)的树脂为弱碱性阴离子交换树脂。这些树脂水化后分别形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和R-N(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂,所联的OH-可被阴离子交换和洗脱。阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都不如阳离子交换树脂稳定。(二)性质1.交联度 离子交换树脂的骨架是由各种有机原料聚合而成的网状结构,例如强酸性阳离子交换树脂的合成过程,是先由苯乙烯聚合而成为长的链状分子,再由二乙烯苯把各链状分子联成立体型的网状体。这里二乙烯苯称为交联剂,树脂中所合交联剂的百分率称为重量交联度。如二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树脂的交联度为10%。树脂的交联度越大,则网眼越小,交换时体积大的离子进入树脂便受到限制。但提高了交换的选择性:另外,交联度大时,形成的树脂结构紧密,机械强度高。但是如果交联度过大则对水的膨胀性能差(一般要求1克干树脂在水中能膨胀至1.5-2cm3为宜),交换反应的速度慢,因此要求树脂的交联度一般为4-14%。2. 交换容量 离子交换树脂交换能力的大小,可用交换容量表示。理论上的交换容量是指每克干树脂所含活性基团的物质的量,而实际交换容量是指在实验条件下,每克干树脂能交换离子的物质的量。显然交换容量的大小取决于网状结构内所含活性基团的数目,交换容量可通过实验测得。例如强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定手续如下。称取于树脂1克,置于250mL锥形瓶中、准确加入0.1mol/LNaOH标准溶液100mL,振荡后放置过夜,用移浓管吸取上层清液25mL,加酚酞指示剂1滴,用0.1mol/L标准HCl溶被滴定至红色消失,设用去标准HCl溶液14mL,树脂的交换容量可以计算为5.6 mmol/g。 二、离子交换亲和力离子交换反应和其他化学反应一样,完全服从质量作用定律。树脂对离子亲合力的大小,与离子的水合离子半径大小和带电荷的多少有关。经实验证明,在低浓度、常温下,离子交换树脂对不同离子的亲合力顺序有下列规律。(一)强酸性阳离子交换树脂1. 不同价态的离子,电荷越高亲合力越大Th4+>A13+>Ca2+>Na+2. 相同价态离子的亲合力顺序.Ag+>Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+Li+Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>Cu2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>UO22+La3+>Ce3+>Pr3+>Eu3+>Y3+>Se3+>A13+(二)弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂相同,只是对于H+亲合力大于其他阳离子。(三)强碱性阴离子交换树脂Cr2O72->SO42->I->NO3->CrO42->Br->CN->C1->OH->F->Ac-(四)弱碱性阴离子交换树脂OH->SO42->CrO42->NO3->AsO43->PO43->Ac->I->Br->C1->F-

  • 【资料】-离子交换色谱法教程

    离子交换色谱法教程Sober和Peterson于1956年首次将离子交换基团结合到纤维素上,制成了离子交换纤维素,成功地应用于蛋白质的分离。从此使生物大分子的分级分离方法取得了迅速的发展。离子交换基团不但可结合到纤维上,还可结合到交联葡聚糖(S-ephadex)和琼脂糖凝胶(Sepharose)上。近年来离子交换色谱技术已经广泛应用于蛋白质、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌体和多糖的分离和纯化。它们的优点是:⑴具有开放性支持骨架,大分子可以自由进入和迅速扩散,故吸附容量大。⑵具有亲水性,对大分子的吸附不大牢固,用温和条件使可以洗脱,不致引起蛋白质变性或酶的失活。⑶多孔性,表面积大、交换容量大,回收率高,可用于分离和制备。一、基本理论  离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物,如树脂,纤维素,葡聚糖,醇脂糖等,它的分子中含有可解离的基团,这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。虽然交换反应都是平衡反应,但在层析柱上进行时,由于连续添加新的交换溶液,平衡不断按正方向进行,直至完全。因此可以把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来,同理,当一定量的溶液通过交换柱时,由于溶液中的离子不断被交换而波度逐减少,因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。如果有两种以上的成分被交换吸着在离子交换剂上,用洗脱液洗脱时,在被洗脱的能力则决定于各自洗反应的平衡常数。蛋白质的离子交换过程有两个阶段──吸附和解吸附。吸附在离子交换剂上的蛋白质可以通过改变pH使吸附的蛋白质失去电荷而达到解离但更多的是通过增加离子强度,使加入的离子与蛋白质竞争离子交换剂上的电荷位置,使吸附的蛋白质与离子交换剂解开。不同蛋白质与离子交换剂之间形成电键数目不同,即亲和力大小有差异,因此只要选择适当的洗脱条件便可将混合物中的组分逐个洗脱下来,达到分离纯化的目的。二、离子交换的分类及常见种类(一)分类离子交换剂分为两大类,即阳离子交换剂和阴离子交换剂。各类交换剂根据其解离性大小,还可分为强、弱两种,即 强酸剂 阳离子交换剂  弱酸剂 强硷型 阴离子交换剂 弱硷型。1.阳离子交换剂  阳离子交换剂中的可解离基因是磺酸(-SO3H)、磷酸(-PO3H2)、羧酸(COOH)和酚羟基(-OH)等酸性基。某些交换剂在交换时反应如下:强酸性:R-SO3-H++Na+ R-SO3- Na+H+弱酸性:R-COOH+Na+ R-COONa+H+国产树脂中强酸1×7(上海树脂#732)和国外产品Dowex 50、Zerolit 225等都于强酸型离子交换剂。2.阴离子交换剂  阴离子交换剂中的可解离基因是伯胺、(-NH2)、仲胺(-NHCH3)、叔胺[N-(CH3)2]和季胺[-N(CH3)2]等硷性基团。某些交换反应如下:强硷性:R-N+(CH3)2 HOH-+Cl R-N+(CH3)2 Cl+OH-弱硷性:R-N+(CH3)2 HOH-+Cl R-N+(CH3)2 HCl+OH-强硷性#201号国产树脂和国外Dowex1、Dowex2、ZerolitFF等都属于强硷型阴离子交换剂。(二)种类1.纤维素离子交换剂:阳离子交换剂有羟甲基纤维素(CM-纤维素),阴离子交换剂有氯代三乙胺纤维纱(DESE-纤维素)。2.交联葡聚糖离子交换剂:是将交换基因连接到交联葡聚糖上制成的一类交换剂,因而既具有离子交换作用,又具有分子筛效应,是一类广泛应用的色谱分离物质。常用的Sephadex离子交换剂也有阴离子和阳离子交换剂两类。阴离子交换剂有DEAE-Sephadex A-25,A-50和QAE- Sephadex A25,A50; 阳离子交换剂有CM-Sephaetx C-50,C-50和Sephadex C-25,C-50。阴离子交换剂用英文字头A,阳离子交换剂的英文字头是C。英文字后面的数字表示Sephadex型号。3.琼脂糖离子离交换剂:是将DESE-或CM-基团附着在Sepharose CL-6B上形成,DEAE-Sephades(阴离子)和CM-Sepharose(阳离子),具有硬度大,性质稳定,凝胶后的流速好,分离能力强等优点。三、实验操作(一)交换剂的处理,再生与转型  新出厂的树脂是干树脂,要用水浸透使之充分吸水膨胀。因其含有政绩一些杂质,所要要用水、酸、硷洗涤。一般手续如下:新出厂干树脂用水浸泡2小时后减抽压去气泡,倾去水,再用大量无离子水洗至澄清,去水后加4倍量2N HCl搅抖4小时,除去酸液,水洗到中性,再加4倍量2N NaOH搅抖4小时,除硷液,水洗到中性备用。将树脂带上所希望的某种离子的操作称为转型。如希望阳树脂带Na+,则用4倍量NaOH搅拌浸泡2小时以上;如希望树脂带H+,可用HCl处理。阴树脂转型也同样,若希望带Cl-则用HCl,希望带OH-则用NaOH。用过的树脂使其恢复原状的方法称为再生。并非每次再一都用酸、硷液洗涤,往往只要转型处理就行了。(二)柱上操作⑴交换剂装柱最简单的交换层析柱可用硷式滴定管代替。处理过的树脂放入烧杯,加少量水边搅拌边倒入保持垂直的层析管中,使树脂缓慢沉降。交换剂在柱内必须分布均匀。⑵上样向层析柱内倾入样品液⑶洗脱与收集  不同样品选用的洗脱液不同。原则是用一种比吸着物质更活泼的离子,把吸着物交换出来。由于被吸着的物质往往不是我们所要求的单一物质,因此除了正确选择洗脱液外还采控制流速和分布收集的方法来获得所需的单一物质。来源:中国色谱网[em61]

  • 【分享】离子交换树脂 核弹重要材料,来自仪器信息网的新闻

    何炳林贿赂美国官员10美元 带回造核弹重要材料 (2007-8-17 7:18:20,新闻来源:金融网)[关 键 词:材料 贿赂 ] 本栏目的信息由仪器信息网独家供应,如有转载请注明:原文转自仪器信息网,否则将追究其法律责任! “离子交换树脂”,对大多数人来说是个过于专业的名词。然而,我们生活中经常饮用的纯净水,大部分就是通过这种特殊的高分子材料制取提纯的。这种材料若应用于环境工程,现代工业产生的混浊不堪的有机废水就可以被转化为无害清水。  去年是中国离子交换树脂行业诞生50周年纪念。50年前,一艘从美国出发的轮船带回了高分子化学家何炳林,也给当时百废待兴的中国带来了离子交换树脂这一新兴行业。  何炳林1918年8月出生在广东番禺,高中毕业后考入西南联大化学系。1942年6月,何炳林以优异成绩在西南联大毕业,受化学系主任杨石先教授赏识,继续留在化学系读研究生,兼任助教。1947年秋天,坚信“科学救国”道路的何炳林远渡重洋,到美国印第安纳大学攻读有机化学博士。  当1952年何炳林顺利获得博士学位准备回国时,美国政府正严厉审查中国留学生,规定理、工、农、医留学生都不准回国。钱学森当时就因回国之事受到审查,准备带回国的资料也全部遭到没收。无奈下,何炳林只能先到美国纳尔哥公司工作。中国是农业大国,他选择了研究农药及水处理药物的合成;同时,继续一次次到美国移民局递交申请。1953年,他与十多名留学生一起写信给周恩来总理,希望1954年周总理能在日内瓦与美国国务卿杜勒斯谈判时,提及美方扣留中国留学生的问题。  就在此期间,何炳林收到一封昔日同窗、南开大学化学系教授陈天池写来的信。信的内容非常简单,陈天池请他代买两磅强碱性阴离子交换树脂。何炳林对这种树脂并不熟悉,去厂家购买,却被告知是国防用品,不能出口。敏感的何炳林立刻意识到,这种离子交换树脂非常重要,研究后发现,这其实是用来提取制造原子弹的重要原料铀的。  何炳林的判断没有错!1954年,中国第一次发现铀矿。铀矿标本被送进中南海,毛泽东说,这是决定命运的铀,关键是怎样从矿石中提取出来。毛泽东没有想到,大洋彼岸,一个中国留学生已经意识到中国制造原子弹的需要——何炳林向纳尔哥公司要求,把自己的研究方向从农药转向离子交换树脂。  1956年,在周总理的外交努力下,何炳林终于和其他留学生一起回到祖国。临行前,他用自己的积蓄购买了大量急需的仪器、书籍,以及用于合成离子交换树脂的10公斤苯乙烯和5公斤二乙烯苯。这些原料被装进一只旧箱子,过海关时,何炳林偷偷塞给检查人员10美元,混过了检查。回到南开大学任教的何炳林,立即在马蹄湖畔的思源堂展开离子交换树脂研究,不到两年时间就合成出当时世界上已有的全部离子交换树脂品种。1958年,二机部资助南开大学400万元,建立了专门生产离子交换树脂的南开大学化工厂,开创了中国自己的离子交换树脂工业。 中国的铀矿属于贫铀矿,利用当时的离子交换树脂从矿石中提取铀,效率较低。何炳林试验发现,加入一定量的惰性溶剂,使苯乙烯——二乙烯苯共聚合时,能得到具有许多毛细孔的大孔树脂。这种大孔树脂即使在干态下也有几十至几百埃的大孔,这就提高了离子交换树脂的强度和交换速度,以减少在提取铀过程中放射性元素对树脂的破坏。大孔树脂的发现,大大提高了中国从贫铀矿中提取铀的效率,这种被命名为“201”的树脂当时专供二机部。南开化工厂周围日夜都有部队守卫,思源堂里,何炳林实验室的瓶瓶罐罐关系着中国原子弹研究的进程。  在何炳林的书桌上,今天还有一幅1959年周总理视察实验室的照片。1988年,国防科工委授予何炳林“献身国防事业”成就奖。在一生拿到的所有奖项中,他一直最看重这个奖。  1964年10月,中国第一颗原子弹爆炸成功。1965年,因战备需要,南开大学化工厂迁到了四川宜宾。留在天津的新南开大学化工厂转入民用,何炳林的研究也随之转向离子交换树脂的社会应用——用于水处理的弱酸性离子交换树脂,解决了中国大型锅炉的水处理问题;针对链霉素提纯而研制的弱碱树脂,使我国链霉素的产品质量达到国际先进水平;脱色树脂技术,使中国成为世界最大的甜菊糖生产国和出口国……  据统计,何炳林的研究成果直接或间接对国家的贡献在30亿元以上。1988年5月,英国著名高分子化学家谢灵顿访问南开大学时,称何炳林为中国的“离子交换树脂之父”。  “父亲一生相信‘科学救国’。他平时除了偶尔吹吹口琴,大部分时间都在工作。”何炳林的儿子何振宇回忆说。

  • 离子交换树脂

    有谁用过法玛西亚的离子交换树脂,阴阳离子的都要。在网上就没找到法玛西亚树脂的资料。不知谁能提供下法玛西亚离子交换树脂的详细资料。

  • 离子交换树脂富集重金属如何提高富集倍数

    尊敬的周老师及各位大神你们好,我在用阴离子交换树脂富集海水中的重金属,请问一下采取哪些方法可以降低洗脱酸的用量,即提高富集倍数?提高洗脱酸的浓度不是太好,因为浓度太高上GFAAS和ICP-MS有点问题。谢谢了!

  • 【原创大赛】纯水制备-----离子交换法

    一、离子交换法制水离子交换系统是通过阴、阳离子交换树脂对水中的各种阴、阳离子进行置换的一种传统水处理工艺,阴、阳离子交换树脂按不同比例进行搭配可组成离子交换阳床系统、阴床系统及混床系统。混床系统通常是用在电渗析器或反渗透等水处理工艺之后用来制取超纯水、高纯水的终端工艺。采用离子交换方法,可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除,以氯化钠(NaCl)代表水中无机盐类,水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达:  阳离子交换:R—H+Na+ R—Na+H+  阴离子交换:R—OH+Cl- R—Cl+OH-  阳、阴离子交换总的反应式即可写成:   RH+ROH+NaCl RNa+RCl+H2O由此可看出,水中的NaCl分别被树脂上的H+和OH-取代,反应生成物只有H2O,达到了去除水中盐的作用。通过阴、阳离子和混床树脂柱制备纯水,可以达到实验室一、二级水的要求。离子交换法制取纯水,具有制水速度快、制水量大且制备出纯水的电导值高等优点,因此在实验室被广泛应用。二、离子交换树脂的再生树脂在柱内的高度为交换柱的有效高度的2/3,在此高度的树脂层内,其中1/3阳树脂在柱子的下部,2/3阴树脂在上部。阴阳树脂的比例刚好为2/1(体积比)。1、逆洗分层:水从底部进入,上口排出,树脂均匀地松驰膨胀开来,可加大水流速以冲不出树脂为原则,洗至出水清亮为度。反洗的目的为使阴阳树脂分层,阳树脂比重为1.23-1.28,而阴树脂比重为1.06-1.11,两种树脂比重差别较大,所以通过逆洗就很容易分层,通过逆洗也可排出一些杂质异物,保证下一周期的正常运行。逆洗毕,放水,放至树脂层表面10厘米以上。2、强碱性阴离子交换树脂再生:再生剂为4-5%NaOH,用量为树脂体积的3-5倍,从上口进入,控制一定流速,维持液面顺流通过、通碱时间不少于1小时。3、淋洗阴树脂:当碱液通完后,进行淋洗附在阴树脂上的碱液时,淋洗先用纯水正洗,自上而下,顺流通过,慢速淋洗,大约10分钟左右改为反洗,可以用自来水进行反洗,水通过阳树脂洗阴树脂,出水pH大约为10左右。为控制淋洗水碱度,可控制在20毫克当量/升以下即可。如用纯水淋洗,可洗至pH=7-8,反洗时间约为20分钟左右。淋洗完排水可排到阴阳树脂交界处以下1-2厘米,准备阳树脂再生。4、强酸性阳离子交换树脂再生:再生剂为4-5%盐酸,用酸量为阳树脂的2-3倍。酸液从酸再生管加入,从下口排出。此法应严格控制液面,始终在阴阳树脂交界处,切不可上溢到阴树脂层,否则会使刚再生为OH型的阴树脂变为Cl型而失效。维持一定流速,在半小时内流完。5、淋洗阳树脂:仍从进酸管进水,控制液面在阴阳树脂交界处,淋洗水量为阳树脂体积的4-6倍慢速冼至pH=2-3。如测定酸度可控制在5毫克/升以下。如用纯水淋洗可洗至pH=6-7。6、反洗:淋洗阳树脂后可进行一次反洗,水从下口进入上口排出,洗水pH大约为9左右,即反洗5-10分钟。反洗毕,排水,保持液面在树脂层表面以上15厘米左右,准备下一步混合。7、混合:混合的目的是使两种树脂充分混合均匀。混合的办法有两种:压缩空气或真空泵。 混合后应立即排水,因为混合后两种树脂悬浮于水中,若任其自由落层,阳树脂重阴树脂轻,必然会出现再次分层的现象,所以采取立即排水的方法,借助排水向下的动力,迫使树脂来不及分层而落层。水放至树脂层表面即可停止。三、新树脂预处理方法:1、工业性生产的树脂出厂时难免有一些杂质,使用前用清水冲洗,洗至水质清亮为止。2、用4%的HCl和NaOH交替处理,在酸碱之间用大量水淋洗,如此反复三次。即:酸-水,碱-水,反复进行,每次酸碱用量为树脂体积的2倍,在交换柱中动态进行。3、最后一次处理,阳树脂应用酸转成H型,所用酸量加倍,水洗用纯水;阴树脂应用碱转成OH型,所用碱量加倍,水洗时用纯水。处理后的新树脂经过一个周期运行后的第一次再生,酸碱用量应为正常用量的1.5-2倍。

  • 【分享】树脂进行离子交换反应的性能和再生问题

    【树脂进行离子交换反应的性能和再生问题】 一、交换能力氢型阳离子交换树脂在水中可解离出氢离子(H+),当遇到金属离子或其它阳离子,就发生互相交换作用,但交换后的树脂,就不再是氢型树脂了。例如,当水中的阳离子如钙离子、镁离子的浓度相当大时,磺酸型的阳离子交换树脂中的氢离子,可和钙、镁离子进行交换,而形成「钙型」或「镁型」的阳离子交换树脂,如下式: 2R-SO3H + Ca2+ → (R-SO3)2Ca + 2H+ (钙型强酸性阳离子交换树脂) 2R-SO3H + Mg2+ → (R-SO3)2Mg + 2H+(镁型强酸性阳离子交换树脂) 氢型阳离子交换树脂的交换能力与被交换的阳离子的价数有密切关系。在常温下,低浓度水溶液中,交换能力随离子价数增加而增加,即价数越高的阳离子被交换的倾向越大。此外,若价数相同,离子半径越大的阳离子被交换的倾向也越大。如果以自来水中经常出现阳离子列为参考对象,则氢型阳离子交换树脂的交换能力顺序可表示如下: 强酸性:Fe3+>Fe 2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+ 弱酸性:H+>Fe3+>Fe 2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+ 由上述交换能力顺序可知:强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的母体,对阳离子交换能力顺序完全相同,唯一的差异是:两者对H+的交换能力不同,强酸性对氢离子的亲和力最弱,弱酸性对氢离子的亲和力最强,这个特性可能会深深影响它们在水草缸的作用与功能。 虽然氢型弱酸性阳离子交换树脂对氢离子的亲合力最强,但氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)结合成水(H2O)的亲合力更强,所以在碱性水质中,弱酸性阳离子交换树脂中的H+会快速被OH-所消耗,OH-主要来自KH硬度(HCO3-)的水解反应: HCO3- + H2O ←→ H2CO3 + OH- H+所遗留之「活性位置」再改由其它阳离子如Fe3+>Fe 2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+……等依序取代,一直持续到HCO3-完全被消除为止(KH=0)。因此弱酸性阳离子交换树脂的主要作用区间是在于pH=5 ~ 14的水质。由于HCO3-为暂时硬度的阴离子,因此当HCO3-完全被消除后,它的「当量阳离子」,如如钙、镁等离子也同时完全被取代,故能消除所有暂时硬度的「当量阳离子」。 氢型强酸性阳离子交换树脂对氢离子(H+)的亲合力最弱,使它在任何pH之下,它都具有交换能力,因此可以完全除去GH硬度(暂时硬度及永久硬度)。  二、交换容量离子交换树脂进行离子的交换反应的性能,主要由「交换容量」表现出来。所谓交换容量是指每克干树脂所能交换离子的毫克当量数,以m mol/g为单位。当离子为一价时(如K+),其毫克当量数即为其毫克分子数,对于二价(如Ca2+)或更多价离子(如Fe3+),其毫克当量数即为其毫克分子数乘以其离子价数。交换容量又分为「总交换容量」、「操作交换容量」和「再生容量」等三种表示方法。「总交换容量」表示每克干树脂所能进行离子交换反应的化学基总量,属于理论性计量。「操作交换容量」表示每克干树脂在某一定条件下的离子交换能力,属于操作性计量,它与树脂种类、总交换容量,以及具体操作条件(如接触时间、温度)等因素有关,可用于显示操作效率。「再生容量」表示每克干树脂在一定的再生剂量条件下,所取得的再生树脂之交换容量,可用于显示树脂再生效率。由于树脂的结构不同(主要是活性基数目不同),强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的交换容量也不相同。一般而言,弱酸性的活性基数目通常多于于强酸性,故总交换容量较高约7.0 ~ 10.5 m mol/g,相形之下,强酸性仅约3.2 ~ 4.5m mol/g而已,但在实际应用中,弱酸性的操作交换容量却不一定高于强酸性,例如,pH值低于5时,弱酸性的操作交换容量为零,根本无交换作用。在pH值为6.5时,两者的操作交换容量相似;但在碱性溶液中,弱酸性远高于强酸性。在再生容量方面,弱酸性则通常高于强酸性,故弱酸性的使用寿命会更长一些。  三、再生离子相对浓度高低对树脂的交换性质会产生很大的影响。当水溶液中氢离子的浓度相当大时,钙型或镁型的阳离子交换树脂中的钙离子或镁离子,可与氢离子进行交换,重新成为氢型阳离子交换树脂。换言之,交换反应也可以反方向进行。由于离子交换过程是可逆的,因此当交换树脂交换了一定量的离子后,可用相对浓度较高的氢离子再取代下来,使之一再重复被循环使用,这种作用称为再生(regeneration)。其反应式如下: (R-SO3)2Ca + 2H+ → 2R-SO3H + Ca2+ (R-COO)2Ca + 2H+ → 2R-COOH + Ca2+ 当氢型树脂中的氢离子,都被其它硬度离子交换后,这些树脂就没有软化水质作用,此时之状态称为「饱和」状态。再生操作主要目的就是将已经达到「饱和」状态的树脂,利用「再生剂」洗出所交换来的阳离子,让树脂重新再回复到原有的交换容量,或所期望的容量程度,或原有的树脂型态等。无论是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂,都可以使用稀硫酸或稀盐酸作为再生剂,但一般认为以稀硫酸作为再生剂,效果可能会好一些。因为树脂若吸附有机物的话,稀硫酸较稀盐酸更能解析出有机物,所以一般工艺多采用稀硫酸为再生剂。不过实际应用时,可能因为硫酸的取得较为困难,所以多使用盐酸作为再生剂居多。  四、影响再生特性的主要因素氢型树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系,强酸性氢型树脂的再生比较困难,需要的再生酸液的剂量比理论值高许多,而且必须较长的接触时间。相形之下,弱酸性氢型树脂的再生则比较容易,需要的再生酸液的剂量仅比理论值高一些,也不需要长的接触时间。一般认为,在硫酸或盐酸的用量为其总交换容量的二倍时,每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间是:强酸性约30 ~ 60分;弱酸性约30 ~ 45分。此外,氢型树脂的再生特性也与它们的「交联度」有关。所谓交联度乃是定量树脂中所含的交联剂(如苯乙烯)的质量百分率。通常交联度低的树脂,其特征是聚合密度较低,内部空隙较多,网孔大,对水的溶胀性好,但对离子选择较弱,交换反应速度快,较易再生,因此每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间较短。反之,交联度高的树脂,则需要较长再生酸液与树脂接触的时间。无论强酸性或弱酸性氢型树脂的「交联度」均可以在制造时控制。由于氢型树脂的网孔不仅提供了良好的离子交换条件,而且也像活性碳一般,能产生分子吸附作用,也可能吸附各种有机物,因此容易受到有机物污染,而影响其操作效率,也使得其再生操作发生困难。如果树脂在使用过程中,吸附了有机物,特别是大分子有机物,再生接触时间必须更久,而且通常要提高温度(70 ~ 80℃)才能除去大部分有机物,以免其效能降低太快,同时在高温下操作,也可以加速再生反应时间,使浸泡接触时间得以因而缩短。在这方面应用的再生剂,以硫酸较佳,理由是硫酸在加热时相当安定,盐酸则可能会产生有毒的氯化氢气体。  五、再生液浓度与再生效率的关系树脂再生的化学反应是它原先交换的逆反应,按化学反应的平衡原理,提高反应物浓度,可促进反应向另一边进行,故提高酸液浓度可加速再生反应速率,进而提高再生效率。但是,这并不表示酸液浓度越高越好,假如没有经过实验去评估交换树脂所需要的酸量,就会发生「过犹不及」的问题。虽然再生酸液浓度不足时,使树脂的再生率降低,将多少会影响后续的硬水软化功能。相反地,若所用酸液过多,平日浪费了酸液,增加了再生的成本,也是不划算的。为了让消费者了解再生酸液的剂量问题,有些服务较好的厂商,都会主动提供最适合的浓度供人参考。有,如果水还中酸液氢离子浓度超过1mol/l以上时,再生反应速率可能会受到网孔扩散作用的限制,因此网孔较小的树脂,不宜使用高浓度酸液再生,否则可能也会造成浪费酸液的现象。此外,尽管硫酸是很好的再生剂,但仍要防止被树脂吸收的钙离子与硫酸反应,而在树脂中生成硫酸钙沉淀物,若要避免此问题发生,可在第一次操作时,先倒入1 ~ 2﹪硫酸浸泡洗脱一次,在第二次操作时,再使用较高浓度硫酸处理。最后,如果打算仅使用「一次操作再生」即要完成再生作业,无妨斟酌提高酸液的操作浓度,以增加其再生效率。虽然这种操作方式最方便,但再生效率将不如将该相同剂量酸液稀释,分两二次或多次浸泡处理来得好。不过,要进行多次操作,还得考虑为了多增加一点再生效率,值不值得发花力气去处理。  两种氢型阳离子交换树脂重要性质作一归纳:一般强酸性树脂可在所有pH值范围内操作,但其交换容量较小,而必须经常再生,此外又因再生效率较差,所需再生剂费较高,但可以除去所有硬度离子,或调节pH。弱酸性树脂具有较高的交换容量,再生效率较高,所需再生剂较少,但仅能在有限的pH值范围内操作,以及仅能除去暂时硬度离子。

  • 实验室无机含汞废液处理-离子交换树脂法

    化学实验室汞主要来源由于汞盐。在常温常压下,汞倾向和氧结合成氧化汞。如果汞排入河流微生物能将浮在水面的汞转换成甲基汞(methyl mercury),而该物质易被大部分水生生物吸收。甲基汞以其造神经受损出名,而鱼类是主要从水中吸收甲基汞的生物。甲基汞储积在鱼中,进而入侵到整个食物链内。进食这些鱼的动物,历经长期吸收汞所导致的中毒现象,包括了生殖能力退化,消化系统损坏,胃崩解,DNA异变,和肾败坏。[b]离子交换树脂法处理原理:[/b]于含汞废液中加入NaCl,使之生成2-络离子而被阴离子交换树脂所吸附。但随着汞的形态不同,有时此法效果不够理想。并且,当有有机溶剂存在时,此法也不适用。

  • 求助:阴离子交换柱(急!)

    用阴离子交换柱测定DOTMP(1,4,7,10-四氮杂环十二烷基四亚甲基磷酸),样品是碱性的,用硫酸溶液做淋洗液,可是几乎没有保留,在一分左右就出峰了,不知道怎么能够把保留时间拖后一点?DOTMP 分子量548,不知道是不是因为分子太大了?哪位大虾可以帮一下忙?

  • 【求助】离子交换树脂使用

    没做过离子交换,想了解一下,复方氨基酸注射液木糖醇的测定有一句:加至离子交换柱内(交换柱内径为10mm,高度为25cm,内填经转型并处理至中性的钠型磺酸盐阳离子交换树脂约10g),以每分钟1.5~2.0ml的流速通过柱。收集流出液于250ml量瓶中,再用水洗柱三次,每次10ml,最后用水60ml快洗,合并洗液与流出液,用水稀释至刻度,摇匀,备用。问题如下: 1:离子交换柱像滴定管一样的柱是吗? 2::转型什么意思,怎么转?处理至中性怎么处理? 3:流速怎么定,是不是需要用专用的设备实现离子交换。 4:进行上述交换操作需要什么仪器设备,及材料? 5:是不是买的离子交换树脂只分阴阳,钠型、氢型什么的需要使用是处理?磺酸盐又是怎么来的?不好意思,可能是很基础的东西,希望知道的不吝赐教。

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