吸附與離子交換分離

1、2021/8/1716 吸附與離子交換分離吸附法吸附法分離的關(guān)鍵在于物質(zhì)的吸附和脫分離的關(guān)鍵在于物質(zhì)的吸附和脫附作用的差異。附作用的差異。離子交換分離法離子交換分離法是利用溶液中離子與離是利用溶液中離子與離子交換劑發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。子交換劑發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的方法。 在分析測試中，離子交換分離技術(shù)是最有在分析測試中，離子交換分離技術(shù)是最有實用價值的前處理方法。實用價值的前處理方法。2021/8/1726.1 分離操作方式 1)1) 分批操作法分批操作法2) 2) 吸附劑片過濾吸附法吸附劑片過濾吸附法3) 3) 柱式法柱式法靜態(tài)操作法靜態(tài)操作法動態(tài)操作法動態(tài)操作法2021/8/173

2、 靜態(tài)操作法靜態(tài)操作法 試液中待測低含量組分在適試液中待測低含量組分在適當(dāng)?shù)娜萜骼锂?dāng)?shù)娜萜骼锊粩啾煌饧拥墓潭ú粩啾煌饧拥墓潭ㄏ嗨较嗨? (或交換或交換) )。為了能盡。為了能盡快地達(dá)到吸附平衡，可將溶液快地達(dá)到吸附平衡，可將溶液進(jìn)行進(jìn)行機(jī)械攪拌、振蕩或超聲波機(jī)械攪拌、振蕩或超聲波處理。然后用傾斜法或過濾法處理。然后用傾斜法或過濾法將固定相與溶液分離。將固定相與溶液分離。 2021/8/1741 1）迎頭法（）迎頭法（frontal methodfrontal method） 樣品液樣品液分離柱分離柱 讓讓待分離的混合物待分離的混合物連續(xù)地通連續(xù)地通過分離柱過分離柱，開始各組分被留在，開

3、始各組分被留在柱上，待飽和后就流出分離柱。柱上，待飽和后就流出分離柱。開始出現(xiàn)的是親和力最小的，開始出現(xiàn)的是親和力最小的，各得到一部分純物質(zhì)。然后各各得到一部分純物質(zhì)。然后各組分依親和力逐步增加的順序組分依親和力逐步增加的順序出現(xiàn)，最終各組分的濃度與樣出現(xiàn)，最終各組分的濃度與樣品中相同。品中相同。迎頭法可用于那些分離場合？迎頭法可用于那些分離場合？2021/8/175穿透曲線與穿透量穿透曲線與穿透量（break-through capacity） C = 0交界層交界層C = C0 0 1.0 C/C0L2021/8/176l l 迎頭分析：迎頭分析：測定吸附劑的吸附特性等測定吸附劑的吸附特性

4、等物化研究。物化研究。l l 凈化分離：凈化分離：如氣體凈化、去離子水制如氣體凈化、去離子水制備等；在分析上可用來吸附基體成分或備等；在分析上可用來吸附基體成分或痕量待測組分。痕量待測組分。 影響柱分析容量的因素：影響柱分析容量的因素： 填料的特性：交換容量、比表面大小填料的特性：交換容量、比表面大小 裝填情況：裝填情況： 操作條件：流速操作條件：流速2021/8/177 2）頂替法頂替法（displacement development）混合樣混合樣加樣加樣頂替劑頂替劑分離結(jié)果分離結(jié)果 將混合物樣品加到分離柱后，然后用將混合物樣品加到分離柱后，然后用親和力大親和力大的頂替劑的頂替劑流過分離柱

5、，試樣中的各組分按親和力由小到大順序依次被流過分離柱，試樣中的各組分按親和力由小到大順序依次被頂替出分離柱。頂替出分離柱。 2021/8/178 洗脫法洗脫法 頂替法頂替法 迎頭法迎頭法色譜帶色譜帶與色譜圖色譜圖2021/8/1793）洗脫法洗脫法（elution method） 最常見的色譜方法（后續(xù)課程詳細(xì)介紹最常見的色譜方法（后續(xù)課程詳細(xì)介紹) 洗脫法與迎頭法和頂替法的差異？洗脫法與迎頭法和頂替法的差異？迎頭法迎頭法頂替法頂替法洗脫法洗脫法樣品液樣品液大量、連續(xù)大量、連續(xù)適量適量極少量極少量“流動相流動相”樣品液樣品液頂替劑頂替劑流動相流動相分離結(jié)果分離結(jié)果純?nèi)軇┘內(nèi)軇┮粋€純組分一個純組

6、分n n個純組分個純組分2021/8/1710常見吸附分離（吸附劑） 活性炭和分子篩活性炭和分子篩 巰基棉纖維和泡沫塑料巰基棉纖維和泡沫塑料 大孔性吸附樹脂大孔性吸附樹脂 硅膠、氧化鋁等吸附劑硅膠、氧化鋁等吸附劑 納米材料納米材料 殼聚糖殼聚糖 磁微球等磁微球等2021/8/1711活性炭分離活性炭分離 活性炭是常用的吸附劑，表面積約活性炭是常用的吸附劑，表面積約100 100 1000 m1000 m2 2 /g /g ，粒度，粒度 90 AuAu（）-Se-Se（）TeTe（）AsAs（）HgHg（）-Ag-Ag（）SbSb（）BiBi（）SnSn（）CHCH3 3HgHgInIn（）-P

7、b-Pb（）CdCd（）ZnZn（） 巰基棉對堿金屬、堿土金屬無親和性；而對親硫巰基棉對堿金屬、堿土金屬無親和性；而對親硫元素吸附性能好。各種親硫的金屬成分可與較高濃元素吸附性能好。各種親硫的金屬成分可與較高濃度的度的K K、NaNa、MgMg2 2、CaCa2 2、SrSr2 2、FeFe3 3、MnMn2 2、CrCr3 3分離。分離。2021/8/1717應(yīng)用應(yīng)用 水、糧食和土壤中水、糧食和土壤中W W的測定的測定 微分脈沖極譜催化波法，微分脈沖極譜催化波法，MoMo有干擾?？刂朴懈蓴_。控制pH2-7pH2-7試液流過巰基棉，試液流過巰基棉，W W被定量吸附，用被定量吸附，用6 N HN

8、O6 N HNO3 3洗脫洗脫后測定。后測定。 化學(xué)發(fā)光測定水、血液和礦石中化學(xué)發(fā)光測定水、血液和礦石中CoCo Hg Hg（）、）、BiBi（）、）、 PbPb（）、）、 CuCu（）干擾干擾CoCo的化學(xué)發(fā)光測定。在的化學(xué)發(fā)光測定。在pH4pH4條件下，讓試液流條件下，讓試液流過巰基棉，干擾離子被吸附，流出液可直接測定。過巰基棉，干擾離子被吸附，流出液可直接測定。 2021/8/1718聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料 泡沫塑料廣泛用于各種介質(zhì)中痕量無機(jī)及泡沫塑料廣泛用于各種介質(zhì)中痕量無機(jī)及有機(jī)化合物的富集分離，即它們可在稀溶液有機(jī)化合物的富集分離，即它們可在稀溶液中選擇吸附多種有機(jī)和無機(jī)化合

9、物，如油、中選擇吸附多種有機(jī)和無機(jī)化合物，如油、苯、三氯甲烷、苯酚以及苯、三氯甲烷、苯酚以及I I2 2、HgHg（）、）、AuAu（）、）、FeFe（）、）、SbSb（）、）、TlTl（）、）、ReRe（）、）、MoMo（）、）、U U（）等。）等。2021/8/1719聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料對聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料對AuAu、TlTl的吸附的吸附 聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料由于含有聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料由于含有聚醚氧結(jié)構(gòu)聚醚氧結(jié)構(gòu)，適，適宜于接受宜于接受1 1，2 2價絡(luò)陰離子，它的吸附類似于陰離子交價絡(luò)陰離子，它的吸附類似于陰離子交換樹脂的行為，有較好的選擇性。等以離子形式存在換樹脂的行為，

10、有較好的選擇性。等以離子形式存在時，幾乎不被泡塑吸附，只有以（時，幾乎不被泡塑吸附，只有以（MeXMeX4 4）- -型絡(luò)離子時，型絡(luò)離子時，泡塑吸附才有可能。泡塑吸附才有可能。 環(huán)境樣品中有機(jī)污染物的富集環(huán)境樣品中有機(jī)污染物的富集 聚氨酯類泡沫可用于富集痕量有機(jī)污染物，如空氣聚氨酯類泡沫可用于富集痕量有機(jī)污染物，如空氣中中PAHsPAHs，或水中的，或水中的PAHsPAHs、有機(jī)殺蟲劑和苯酚等。、有機(jī)殺蟲劑和苯酚等。 2021/8/1720大孔性吸附樹脂大孔性吸附樹脂大孔性樹脂的特性大孔性樹脂的特性 大孔吸附樹脂是一種大孔吸附樹脂是一種不含交不含交換基團(tuán)的換基團(tuán)的, , 具有大孔結(jié)構(gòu)的高具有

11、大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。分子吸附劑。這是一種新型的這是一種新型的介于離子交換樹脂和活性炭之介于離子交換樹脂和活性炭之間的優(yōu)良吸附劑。通常大孔性間的優(yōu)良吸附劑。通常大孔性樹脂是聚苯乙烯和二乙烯苯的樹脂是聚苯乙烯和二乙烯苯的共聚物，它們具有多孔性的巨共聚物，它們具有多孔性的巨大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2021/8/1721 大孔吸附樹脂具有吸附容量大、選擇性好、大孔吸附樹脂具有吸附容量大、選擇性好、易于解吸、機(jī)械強(qiáng)度高、再生處理簡便、吸易于解吸、機(jī)械強(qiáng)度高、再生處理簡便、吸附速度快等優(yōu)點附速度快等優(yōu)點, , 特別適用于從水溶液中分特別適用于從水溶液中分離低極性或非極性化合物。離低極性或非極性化合物。

12、2021/8/1722大孔吸附樹脂的應(yīng)用大孔吸附樹脂的應(yīng)用 XAD-2XAD-2對對PAHsPAHs、烷基苯、農(nóng)藥和除莠劑的富集、烷基苯、農(nóng)藥和除莠劑的富集GDX-101GDX-101對污水中吡啶堿硝基物苯胺類等微量有機(jī)化合物吸附對污水中吡啶堿硝基物苯胺類等微量有機(jī)化合物吸附效果很好，再用效果很好，再用CSCS2 2萃取洗脫進(jìn)行萃取洗脫進(jìn)行GC-FIDGC-FID分析可滿足排放污分析可滿足排放污水監(jiān)測要求。水監(jiān)測要求。 氨基糖甙樣品脫鹽氨基糖甙樣品脫鹽：將堿性水溶液的氨基糖甙，通過大孔：將堿性水溶液的氨基糖甙，通過大孔吸附樹脂，氨基糖甙能形成集中的吸附帶，而鹽溶液則快速吸附樹脂，氨基糖甙能形成

13、集中的吸附帶，而鹽溶液則快速通過樹脂柱，去鹽后可用通過樹脂柱，去鹽后可用(10 - 20) %(10 - 20) %的含水醇或丙酮洗脫吸的含水醇或丙酮洗脫吸附物。附物。 冬蟲夏草有效成分的吸附分離冬蟲夏草有效成分的吸附分離：H-103H-103吸附樹脂對核吸附樹脂對核苷類化合物和芳香性氨基酸而與糖類和非芳香性氨基酸分離苷類化合物和芳香性氨基酸而與糖類和非芳香性氨基酸分離2021/8/1723納米分離富集材料分析科學(xué)學(xué)報，2000，16（4）：300 “納米二氧化鈦分離富集和ICP-AES測定水樣中Cr()/Cr()” 納米材料是近年來受到廣泛重視的新興材料，納米納米材料是近年來受到廣泛重視的新

14、興材料，納米粒子的粒徑在粒子的粒徑在1-100nm1-100nm之間，屬于原子簇與宏觀物體交之間，屬于原子簇與宏觀物體交界的過渡狀態(tài)，它既非典型的微觀體系，又非典型的界的過渡狀態(tài)，它既非典型的微觀體系，又非典型的宏觀體系，具有一系列新異的物理化學(xué)特性，具備一宏觀體系，具有一系列新異的物理化學(xué)特性，具備一些優(yōu)于傳統(tǒng)材料的特殊性能。其中一點是隨著粒徑的些優(yōu)于傳統(tǒng)材料的特殊性能。其中一點是隨著粒徑的減少，表面原子數(shù)迅速增大，表面積、表面能和表面減少，表面原子數(shù)迅速增大，表面積、表面能和表面結(jié)合能都迅速增大，表面原子周圍缺少相鄰的原子，結(jié)合能都迅速增大，表面原子周圍缺少相鄰的原子，具有不飽和性，易于其

15、它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，因具有不飽和性，易于其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，因而具有很大的化學(xué)活性。而具有很大的化學(xué)活性。2021/8/1724 研究表明，納米材料對許多過渡金屬離子具有很強(qiáng)研究表明，納米材料對許多過渡金屬離子具有很強(qiáng)的吸附能力，且具有較高的選擇性，是痕量元素分的吸附能力，且具有較高的選擇性，是痕量元素分析較為理想的分離富集材料。析較為理想的分離富集材料。 在在pH6.5pH6.5條件下，納米二氧化鈦對溶液中的條件下，納米二氧化鈦對溶液中的Cr() Cr() 選擇性吸附，通過選擇性吸附，通過ICP-AESICP-AES測定對水樣測定對水樣CrCr進(jìn)行形態(tài)分進(jìn)行形態(tài)分析。析。 二氧化鈦

16、為兩性化合物，在中性或弱堿性條件下二氧化鈦為兩性化合物，在中性或弱堿性條件下帶負(fù)電，它可以選擇性地吸附帶負(fù)電，它可以選擇性地吸附Cr3+Cr3+，而，而Cr() Cr() 以酸以酸根離子存在不被吸附。根離子存在不被吸附。 問題：問題：富勒烯可以作為分離富集材料嗎？富勒烯可以作為分離富集材料嗎？2021/8/1725殼聚糖吸附殼聚糖吸附OOOHCH2OHNHCOCH3nOOOHCH2OHNH2nChitinChitosan脫乙酰化脫乙?；? 1、衍生、衍生2 2、配位、配位 殼聚糖中的-NH2基非?；顫?，可直接與金屬離子發(fā)生螯合，同時-OH基也具有活性功能，也可以與金屬離子發(fā)生作用 。2021/

17、8/1726 甲殼素甲殼素（）是一種線性氨基多糖，廣（）是一種線性氨基多糖，廣泛存在于節(jié)足動物類（蜘蛛類、甲殼類）的翅膀或泛存在于節(jié)足動物類（蜘蛛類、甲殼類）的翅膀或外殼中。甲殼素的化學(xué)名為外殼中。甲殼素的化學(xué)名為（，）（，）乙酰氨基脫氧葡聚糖，也稱為聚（乙酰氨基脫氧葡聚糖，也稱為聚（乙?；咸前罚?。乙?；咸前罚Ｓ捎谟捎谛托图凹靶桶辨I的作用，使甲殼素大分子型氨鍵的作用，使甲殼素大分子間存在有序結(jié)構(gòu)。間存在有序結(jié)構(gòu)。 殼聚糖殼聚糖（簡稱）是由甲殼（簡稱）是由甲殼素經(jīng)脫乙?；磻?yīng)轉(zhuǎn)化變成的分子量為素經(jīng)脫乙酰化反應(yīng)轉(zhuǎn)化變成的分子量為萬的生物大分子。殼聚糖的化學(xué)名為聚（，）萬的生物大分子。殼聚糖的

18、化學(xué)名為聚（，）氨基脫氧氨基脫氧葡聚糖。其分子葡聚糖。其分子鏈中因脫乙?；煌耆ǔ：幸阴０被咸焰溨幸蛎撘阴；煌耆ǔ：幸阴０被咸烟呛桶被咸烟莾煞N結(jié)構(gòu)單元。糖和氨基葡萄糖兩種結(jié)構(gòu)單元。2021/8/1727 由于甲殼素、殼聚糖及其衍生物具有吸附、離子交換和潛由于甲殼素、殼聚糖及其衍生物具有吸附、離子交換和潛在分子手性等特性，它們在分析測試中的具有一定的應(yīng)用，在分子手性等特性，它們在分析測試中的具有一定的應(yīng)用，包括復(fù)雜樣品的分離富集、新型分離材料、膜分離以及手性包括復(fù)雜樣品的分離富集、新型分離材料、膜分離以及手性拆分等。拆分等。 （1 1）在光度分析中的應(yīng)用）在光度分析中的應(yīng)用 一般

19、認(rèn)為，殼聚糖能通過分子中的氨基，羥基與金屬離子一般認(rèn)為，殼聚糖能通過分子中的氨基，羥基與金屬離子HgHg2+2+，NiNi2+2+，PbPb2+2+，CdCd2+2+，CrCr3+3+，MgMg2+2+，ZnZn2+2+，CuCu2+2+，F(xiàn)eFe3+3+都可形都可形成穩(wěn)定的螯合物。在分析測試中也可以用于復(fù)雜樣品中痕量成穩(wěn)定的螯合物。在分析測試中也可以用于復(fù)雜樣品中痕量金屬元素的分離富集。金屬元素的分離富集。（2 2）在電分析中的應(yīng)用）在電分析中的應(yīng)用 甲殼素、殼聚糖在電分析方面的應(yīng)用主要在修飾電極和傳甲殼素、殼聚糖在電分析方面的應(yīng)用主要在修飾電極和傳感器兩個方面。感器兩個方面。2021/8/

20、1728（3 3）色譜與電泳）色譜與電泳 組成殼聚糖的每個氨基葡糖含有一個伯胺基和兩個羥基，因此，在色譜分離過程中，分析物與殼聚糖固在色譜分離過程中，分析物與殼聚糖固定相之間可能存在三種不同的相互作用：氨基質(zhì)子化定相之間可能存在三種不同的相互作用：氨基質(zhì)子化引起的陰離子交換作用，羥基的吸附作用以及其它疏引起的陰離子交換作用，羥基的吸附作用以及其它疏水作用。哪一個因素起主要作用取決于流動相的性質(zhì)。水作用。哪一個因素起主要作用取決于流動相的性質(zhì)。在色譜和電泳分析方面的主要應(yīng)用有親合色譜、毛細(xì)管電泳添加劑和手性色譜固定相等方面。 2021/8/1729 從從70 70 年代起，甲殼素和殼聚糖作為一類

21、有效的分離介質(zhì)，年代起，甲殼素和殼聚糖作為一類有效的分離介質(zhì)，陸續(xù)在分析化學(xué)雜志上有些報道。陸續(xù)在分析化學(xué)雜志上有些報道。 甲殼素、殼聚糖及其衍生甲殼素、殼聚糖及其衍生物具有吸附、離子交換和潛在分子手性等特性，它們在分析測物具有吸附、離子交換和潛在分子手性等特性，它們在分析測試中的具有一定的應(yīng)用，包括復(fù)雜樣品的分離富集、新型分離試中的具有一定的應(yīng)用，包括復(fù)雜樣品的分離富集、新型分離材料、膜分離以及手性拆分等。材料、膜分離以及手性拆分等。 如甲殼素、殼聚糖分子具有大量活性的如甲殼素、殼聚糖分子具有大量活性的-OH-OH和和-NH-NH2 2，它們對，它們對重金屬離子具有較強(qiáng)的選擇性吸附，且吸附和

22、解吸速度快，同重金屬離子具有較強(qiáng)的選擇性吸附，且吸附和解吸速度快，同時還具有性質(zhì)穩(wěn)定，來源豐富，制備簡單，可重復(fù)使用等優(yōu)點。時還具有性質(zhì)穩(wěn)定，來源豐富，制備簡單，可重復(fù)使用等優(yōu)點。因此作為一種新型的金屬陽離子吸附劑，它們已受到人們的關(guān)因此作為一種新型的金屬陽離子吸附劑，它們已受到人們的關(guān)注。人們對甲殼素、殼聚糖的吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。一般認(rèn)為，注。人們對甲殼素、殼聚糖的吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。一般認(rèn)為，殼聚糖能通過分子中的氨基，羥基與金屬離子殼聚糖能通過分子中的氨基，羥基與金屬離子HgHg2+2+，NiNi2+2+，PbPb2+2+，CdCd2+2+，CrCr3+3+，MgMg2+2+，ZnZn2+

23、2+，CuCu2+2+，F(xiàn)eFe3+3+都可形成穩(wěn)定的螯合物。都可形成穩(wěn)定的螯合物。 2021/8/1730 甲殼素、殼聚糖的對重金屬良好的吸附性質(zhì)，除了在分析甲殼素、殼聚糖的對重金屬良好的吸附性質(zhì)，除了在分析測試中也可以用于復(fù)雜樣品中痕量金屬元素的分離富集，在測試中也可以用于復(fù)雜樣品中痕量金屬元素的分離富集，在環(huán)境保護(hù)中的廢水處理有廣泛的應(yīng)用。環(huán)境保護(hù)中的廢水處理有廣泛的應(yīng)用。 殼聚糖富集分光光度法測定水中痕量鎳。殼聚糖在殼聚糖富集分光光度法測定水中痕量鎳。殼聚糖在pHpH約為約為6.56.5，富集速度為，富集速度為3-4ml/min3-4ml/min下，用下，用H H2 2SOSO4 4(

24、1ml/min)(1ml/min)洗脫，利洗脫，利用丁二酮肟分光光度法測定鎳用丁二酮肟分光光度法測定鎳()()。脫乙酰度為。脫乙酰度為54.5%54.5%為最為最佳。佳。 此外，甲殼素此外，甲殼素/ /殼聚糖也可以用于有機(jī)物的吸附分離。例殼聚糖也可以用于有機(jī)物的吸附分離。例如殼聚糖對酸性染料的吸附作用，被認(rèn)為殼聚糖對酸性染料如殼聚糖對酸性染料的吸附作用，被認(rèn)為殼聚糖對酸性染料分子表現(xiàn)出的較強(qiáng)的吸附能力，主要是其分子鏈中的游離氨分子表現(xiàn)出的較強(qiáng)的吸附能力，主要是其分子鏈中的游離氨基與酸性染料分子中磺酸根負(fù)離子鍵合作用的結(jié)果?；c酸性染料分子中磺酸根負(fù)離子鍵合作用的結(jié)果。 2021/8/1731磁

25、微球在生化分離中的應(yīng)用磁微球在生化分離中的應(yīng)用（景曉燕、朱果逸等，分析化學(xué)，1999，27：1462） 磁分離技術(shù)利用外加磁場作用使具有磁性物質(zhì)分離：磁分離技術(shù)利用外加磁場作用使具有磁性物質(zhì)分離：燃煤脫硫燃煤脫硫 大氣除（磁性）粉塵大氣除（磁性）粉塵 （磁性）廢水處理（磁性）廢水處理 磁微球是以金屬或金屬氧化物為核，外面包被帶有磁微球是以金屬或金屬氧化物為核，外面包被帶有活性基團(tuán)物質(zhì)的一種新型生物分離材料。微球通過其活性基團(tuán)物質(zhì)的一種新型生物分離材料。微球通過其活性基團(tuán)與化學(xué)、生化和生物物質(zhì)連接后，利用其順活性基團(tuán)與化學(xué)、生化和生物物質(zhì)連接后，利用其順磁性外加一定磁場實現(xiàn)與介質(zhì)的分離。磁性外加

26、一定磁場實現(xiàn)與介質(zhì)的分離。 磁核：磁核：FeFe3 3O O4 4 表面活性基團(tuán)：表面活性基團(tuán)：-OH-OH、-COOH-COOH、 -NH-NH2 2、-CONH-CONH2 22021/8/1732離子交換離子交換 對離子與非離子物質(zhì)，離子化合物之間的對離子與非離子物質(zhì)，離子化合物之間的分離，離子交換法是最重要的手段之一。離分離，離子交換法是最重要的手段之一。離子交換法分離效率高，分離容量大，但分離子交換法分離效率高，分離容量大，但分離周期長，在分析測試中，通常用于解決較困周期長，在分析測試中，通常用于解決較困難的分離問題。難的分離問題。 樹脂離子交換分離樹脂離子交換分離 離子交換纖維素和

27、離子交換葡聚糖離子交換纖維素和離子交換葡聚糖 2021/8/1733離子交換離子交換 離子交換樹脂與含離子的溶液接觸時，交換基離子交換樹脂與含離子的溶液接觸時，交換基團(tuán)上的團(tuán)上的A A+ +進(jìn)入溶液，而溶液中的進(jìn)入溶液，而溶液中的B Bn+n+被樹脂被樹脂“吸吸附附”，即，即“化學(xué)吸著化學(xué)吸著”：交換柱的排列交換柱的排列交換柱的再生交換柱的再生去離子水的制備去離子水的制備： RBCARACBMRSO HRSO MH33HXRN CHOHRN CHXH O()()33332？2021/8/1734離子交換平衡和選擇性系數(shù)離子交換平衡和選擇性系數(shù)如果讓離子交換樹脂與溶液離子的交換達(dá)到平衡：如果讓離

28、子交換樹脂與溶液離子的交換達(dá)到平衡： RBARAB選擇性系數(shù)：選擇性系數(shù)： mnnmmnnmA,BBABAK外外相相樹樹脂脂樹樹脂脂外外相相 對于強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，當(dāng)與金屬離子對于強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，當(dāng)與金屬離子M M+ +接觸時接觸時: : RSO HMRSO MH33KHM選擇性系數(shù)值的大小表示樹脂對金屬離子選擇性系數(shù)值的大小表示樹脂對金屬離子M M+ +的親和力的大的親和力的大小，它與樹脂的類型、離子的性質(zhì)以及溶液的組成有關(guān)小，它與樹脂的類型、離子的性質(zhì)以及溶液的組成有關(guān)。2021/8/1735 為什么金屬離子為什么金屬離子(Na(Na+ +、K K+ +等等) )可以吸附可以吸附

29、在在H-H-型強(qiáng)酸型陽離子交換柱上，而后又型強(qiáng)酸型陽離子交換柱上，而后又可以用可以用HClHCl來再生強(qiáng)酸型陽離子交換柱來再生強(qiáng)酸型陽離子交換柱? ? 親和力大小不僅與離子性質(zhì)有關(guān)，而且與其親和力大小不僅與離子性質(zhì)有關(guān)，而且與其濃度有關(guān)。前者根據(jù)一價金屬離子的親和力順濃度有關(guān)。前者根據(jù)一價金屬離子的親和力順序不難理解，而后者是采用序不難理解，而后者是采用高濃度高濃度HClHCl來再生來再生強(qiáng)酸型陽離子交換柱。強(qiáng)酸型陽離子交換柱。2021/8/1736 實驗表明，在常溫下，當(dāng)離子濃度不大時，實驗表明，在常溫下，當(dāng)離子濃度不大時，強(qiáng)酸型強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂樹脂親和力大小有如下一些規(guī)律陽離子交換樹脂

30、樹脂親和力大小有如下一些規(guī)律。 金屬離子的價數(shù)增大，親和力增大。如金屬離子的價數(shù)增大，親和力增大。如 NaNa+ + Ca Ca2+2+ Al Al3+3+ Th Th4+4+ 離子價數(shù)相同時，親和力大小隨著離子價數(shù)相同時，親和力大小隨著水合離子半徑水合離子半徑的的減少而增大。如減少而增大。如1 1價離子：價離子：LiLi+ + H H+ + Na Na+ + NH NH4 4+ + K K+ + Rb Rb+ + Cs Cs+ + TlTl+ + Ag Ag+ +；2 2價離子：價離子：MgMg2+2+ Zn Zn2+2+ Co Co2+2+ Cu Cu2+2+ Cd Cd2+2+ Ni N

31、i2+2+ CaCa2+2+ Sr Sr2+2+ Pb Pb2+2+ Ba Pb Cu Pb FeFe3 3 Al Cr Al Cr3 3 Ni Zn Ag Co Cd Fe Ni Zn Ag Co Cd Fe3 3 Mn Mn2 2 Ba Ca Ni K Ba Ca Ni K。 例如，用例如，用Dowex A-1Dowex A-1樹脂可從濃碳酸溶液和鹽水中樹脂可從濃碳酸溶液和鹽水中分出少量的堿土金屬及其它二價過渡金屬離子如分出少量的堿土金屬及其它二價過渡金屬離子如CuCu2 2、ZnZn2 2等；用等；用Chelex-100Chelex-100型螯合樹脂可從海水中富集型螯合樹脂可從海水中富集

32、ppbppb級的級的CuCu2 2、PbPb2 2、CdCd2 2等離子。等離子。2021/8/1755螯合樹脂的特點螯合樹脂的特點 高選擇性高選擇性：螯合樹脂的最大特點在于它的選擇性。這主：螯合樹脂的最大特點在于它的選擇性。這主要是樹脂中引入具有一定選擇性的分析功能團(tuán)。由于引入到樹要是樹脂中引入具有一定選擇性的分析功能團(tuán)。由于引入到樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的螯合基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)自由度大為降低，因此它形脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的螯合基團(tuán)的旋轉(zhuǎn)自由度大為降低，因此它形成螯合物的能力相對減弱，選擇性可望進(jìn)一步提高。在某些場成螯合物的能力相對減弱，選擇性可望進(jìn)一步提高。在某些場合下，離子交換樹脂可能進(jìn)一步提高分析功能團(tuán)的選

33、擇性。合下，離子交換樹脂可能進(jìn)一步提高分析功能團(tuán)的選擇性。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：正如普通的離子交換樹脂一樣，螯合樹脂具有較：正如普通的離子交換樹脂一樣，螯合樹脂具有較高的穩(wěn)定性。高的穩(wěn)定性。 交換速度交換速度：螯合樹脂與金屬離子的交換過程較為緩慢，：螯合樹脂與金屬離子的交換過程較為緩慢，這不僅與樹脂交聯(lián)度這不僅與樹脂交聯(lián)度/ /孔徑有關(guān)，而且與樹脂母體的特性有關(guān)?？讖接嘘P(guān)，而且與樹脂母體的特性有關(guān)。使用親水性交換劑，或使用纖維狀吸附劑，可能大幅度提高吸使用親水性交換劑，或使用纖維狀吸附劑，可能大幅度提高吸附速度。附速度。2021/8/1756螯合樹脂的應(yīng)用螯合樹脂的應(yīng)用 使用優(yōu)點：使用優(yōu)點：操作容易

34、；操作容易；可重復(fù)使用；可重復(fù)使用；無需特殊試劑等無需特殊試劑等。在從大量共存離子中選擇性地分離富集待測離子，以及在去除在從大量共存離子中選擇性地分離富集待測離子，以及在去除重金屬等環(huán)境污染物有廣泛的應(yīng)用。重金屬等環(huán)境污染物有廣泛的應(yīng)用。1) 1) 海水中的痕量元素海水中的痕量元素：NHNH4 4型的型的Chelex-100Chelex-100螯合樹脂，螯合樹脂，50 50 -100-100目，目， 1212柱。柱。PH 7.5-8PH 7.5-8試液，試液， 5ml / min 5ml / min流速過柱。流速過柱。 CdCd、CoCo、CrCr、CuCu、FeFe、MnMn、NiNi、Pb

35、Pb、U U、ZnZn等等2020多種金屬離子多種金屬離子富集在柱上。然后用富集在柱上。然后用2.5 mol / L HNO2.5 mol / L HNO3 3洗脫，可用多種方法測洗脫，可用多種方法測定。定。2) 2) 環(huán)境中重金屬污染物的分離和貴金屬資源的回收環(huán)境中重金屬污染物的分離和貴金屬資源的回收： 巰基樹脂可吸附環(huán)境水中的各種無機(jī)汞和有機(jī)汞，如巰基樹脂可吸附環(huán)境水中的各種無機(jī)汞和有機(jī)汞，如HgHg2 2、CHCH3 3HgHg2 2等，等， 用濃用濃HClHCl洗脫后，然后用冷原子吸收法在洗脫后，然后用冷原子吸收法在F-732F-732測測汞儀分析，靈敏度達(dá)汞儀分析，靈敏度達(dá)0.1 ppb 0.1 ppb 。3) 3) FIA-FIA-螯合樹脂柱濃縮螯合樹脂柱濃縮-光度測定光度測定2021/8/1757特種離子交換樹脂氧化還原樹脂氧化還原樹脂（電子交換樹脂）：如氫（電子交換樹脂）：如氫醌類樹脂，用于氧化還原反應(yīng)而又不引入醌類樹脂，用于氧化還原反應(yīng)而又不引入雜質(zhì)雜質(zhì)兩性樹脂兩性樹脂：同時含有陽離子和陰離子交：同時含有陽離子和陰離子交