离子交换剂的类型
离子交换树脂的种类
离子交换树脂的种类
一、强酸型树脂：
1.高强度硫酸型树脂：这是最常见的一种离子交换树脂，其含有大量的硫酸基团（-SO3H），用于去除水中的碱性金属离子和硝酸盐。
2.高强度氯酸型树脂：这类树脂中含有氯酸基团（-COOH），广泛应用于氯离子和硝酸盐的去除。
二、弱酸型树脂：
1.丙烯酸型树脂：这类树脂含有丙烯酸基团（-COONa），适用于去除水中的钙、镁离子。
2.磷酸型树脂：这类树脂含有磷酸基团（-PO3H2），能够去除水中的钙、镁离子和铁离子。
三、强碱型树脂：
1.强碱型丙烯酸树脂：这类树脂含有胺基团（-NR3），适用于去除水中的酸性离子（如硫酸根离子）。
2.纤维素型强碱型树脂：这类树脂适用于去除水中的有机物、色素和重金属离子。
四、弱碱型树脂：
1.弱碱型丙烯酸树脂：这类树脂含有氨基团（-NH2），能够去除水中的酸性离子和重金属离子。
2.氨基型树脂：这类树脂含有氨基团（-NH2），用于水处理中的去除和回收硫酸铵。
此外，根据交换基团的不同，离子交换树脂还可分为单质离子交换树脂和复质离子交换树脂。
其中，单质离子交换树脂是指只含有一种交换基团，而复质离子交换树脂则含有两种或两种以上的交换基团。
综上所述，离子交换树脂的种类繁多，根据不同的应用领域和水质需要选择适用的树脂类型，以达到最佳的净化和分离效果。
离子交换层析 原理 步骤 详细
※带电荷量少，亲和力小的先被洗脱下来 ※带电荷量多，亲和力大的后被洗脱下来
三、操作注意点
（一）离子交换剂的选择
原则： 根据被分离物质的性质选择—同一性 质离子交换剂中选用对被分离物质各组 分之间结合力差异大的型号交换剂
考虑因素：
1.被分离物质带何种电荷 2.被分离物质分子的大小 大分子物质选用凝胶，其次选用纤维素
三、结果要求：
指出2个洗脱峰分别出现在几号管？
分别是哪个氨基酸？
弱酸型 羧基 阴离子交换树脂 强碱 季胺基团 [-N+(CH3)3] 弱碱
叔胺、仲胺、伯胺基团
（4）离子交换树脂对离子的亲和力 ■ 离子取代顺序：
电荷高者
离子大者 浓度大者
++ +
+ + + + ++ + + + + + +
> > >
+ + +
（4）离子交换树脂对离子的亲和力
①阳离子树脂 + ++ +++<Ti++++ 电价数：Na <Ca <Al 原子价数相同，原子序数 Li+<Na+<K+<Pb+ ②阴离子 强碱性交换树脂 CH3COO-<F-<OH-<HCOO-<CL-<SCN-<Br-<CrO4=<NO3-<I<C2O4=<SO4= 弱碱性交换树脂 F-< CL-< Br-= I- =CH3COO<Mo4=<PO4=<NO3-<酒石酸根< 柠檬酸根<C2O4=<SO4=<OH
环工原理思考题
4热量传递1)什么是热传导？(2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。
(3)简述辐射传热的过程及其特点。
(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。
(5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？(1)简述影响对流传热的因素。
(2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。
(3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？(4) 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。
(5)试分析影响对流传热系数的因素。
(6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？(7)流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？(8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？(9)间壁传热热阻包括哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？(10)什么是传热效率和传热单元数？1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。
(2)比较黑体和灰体的特性及其辐射能力的差异。
(3) 温度对热辐射和辐射传热的影响。
(4)分析物体辐射能力和吸收能力的关系。
(5)简述气体发射和吸收辐射能的特征，分析温室效应产生的机理。
1)简述换热器的类型。
(2)什么是间壁式换热器，主要包括哪几种类型？(3)列管式换热器式最常用的换热器，说明什么是管程、壳程，并分析当气体和液体换热时，气体宜通入哪一侧？(4)简述增加传热面积的方法。
(5)试分析提高间壁式换热器传热系数的途径。
5质量传递(1)什么是分子扩散和涡流扩散？(2)简述费克定律的物理意义和适用条件。
(3)简述温度、压力对气体和液体分子扩散系数的影响。
(4)对于双组分气体物系，当总压和温度提高1倍时，分子扩散系数将如何变化？(5)分析湍流流动中组分的传质机理。
离子交换层析柱子的选择
离子交换层析技术离子交换层析技术是以离子交换纤维素或以离子交换葡聚糖凝胶为固定相，以蛋白质等样品为移动相，分离和提纯蛋白质、核酸、酶、激素和多糖等的一项技术。
（一）原理在纤维素与葡聚糖分子上结合有一定的离子基团，当结合阳离子基团时，可换出阴离子，则称为阴离子交换剂。
如二乙氨乙基（Dicthylaminoethyl，DEAE）纤维素。
在纤维素上结合了DEAE，含有带正电荷的阳离子纤维素—O—C6 H14N+H，它的反离子为阴离子（如Cl-等），可与带负电荷的蛋白质阴离子进行交换。
当结合阴离子基团时，可置换阳离子，称为阳离子交换剂，如羧甲基（Carboxymethy，CM）纤维素。
纤维素分子上带有负电荷的阴离子（纤维素－O－CH2－COO一），其反离子为阳离子（如Na+等）,可与带正电荷蛋白质阳离子进行交换。
溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，静电荷为0，当溶液pH值大于蛋白质等电点时，则羧基游离，蛋白质带负电荷。
反之，溶液的pH值小于蛋白质等电点时，则氨基电离，蛋白质带正电荷。
溶液的pH值距蛋白质等电点越远，蛋白质的电荷越多。
反之则越少。
血清蛋白质均带负电荷，但各种蛋白质带负电荷的程度有所差异，以白蛋白为最多，依次为球蛋白，球蛋白和球蛋白。
在适当的盐浓度下，溶液的pH值高于等电点时，蛋白质被阴离子交换剂所吸附；当溶液的pH值低于等电点时，蛋白质被阳离子交换剂所吸附。
由于各种蛋白质所带的电荷不同。
它们与交换剂的结合程度也不同，只要溶液pH值发生改变，就会直接影响到蛋白质与交换剂的吸附，从而可能把不同的蛋白质逐个分离开来。
交换剂对胶体离子（如蛋白质）和无机盐离子（如NaCl）都具有交换吸附的能力，当两者同时存在于一个层析过程中，则产生竞争性的交换吸附。
当Cl一的浓度大时，蛋白质不容易被吸附，吸附后也易于被洗脱，当Cl一浓度小时，蛋白质易被吸附，吸附后也不容易被洗脱。
因此，在离子交换层析中，一般采用两种方法达到分离蛋白质的目的。
离子交换树脂和设备设计
离子交换树脂及装置设计详解1、离于交换剂1.1离子交换剂的种类离子交换剂是实现交换功能的最基本物质。
离子交换剂根据其材料可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工合成离子交换剂等。
天然离子剂如粘土、沸石、褐煤等。
人工合成离子交换树脂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。
其交换能力又可分为强碱性、弱碱性、强酸性、弱酸性等多种类型。
1.2离子交换树脂的基本特性罗门哈斯树脂,陶氏树脂依其功能用途不同、原料性能不同，所制的树脂特性也不相同。
常用的凝胶树脂的主要特性简介如下。
1.2.1.树脂的外观与粒度凝胶型阳树脂为半透明的棕色或淡黄色的小球，阴树脂颜色略深。
树脂粒度和均一度影响树脂的性能，粒度越小表面积就越大;但粒度过细不仅增大液体在树脂层内的阻力，而且也会影响树脂的机械程度，降低使用寿命。
通常树脂小球直径为0.2-0.8mm。
2.树脂的密度树脂密度分为干密度和湿密度。
干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。
湿密度又分湿真密度和湿视密度2.1湿真密度是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒之的空隙)之比值(g/cm3)。
不同类型树脂，湿真密度不同。
即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同。
2.2湿视密度湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。
湿视密度可用来计算离子交换柱内填充树脂的所需量。
3.树脂的交联度树脂的骨架是靠交联剂连接在一起的。
交联度是指交联剂所占有的份数，一般用交联剂占单体质量百分数来表示。
例如，聚苯乙烯树脂用二乙烯苯作交联剂，其用量占单体总料量的8%时，则这种树脂的交联度为8%。
交联度直接影响树脂的性能。
交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性越强，但离子的交换速度就越慢。
这是因为交联度高，表明树脂的结构紧密，孔隙率低，同时树脂在水中溶胀率也低，因而水中的离子在树脂内扩散速度小，影响了离子间的交换能力。
CM-SepharoseFF使用说明
CM Sepharose Fast Flow 使用说明CM Sepharose Fast Flow是一种以琼脂糖凝胶为基质的弱阳离子交换剂，具有流速快、载量高等特征，适用于各种等电点的蛋白质分离。
该离子交换剂以羧甲基作为带电基团，在pH 6 ~ 13的范围内均处于带电状态，并在整个层析过程始终保持高容量。
A 理化性质：离子交换剂类型：弱阳离子离子载量：0.09 ~ 0.13 m mol / ml 填料颗粒结构：6%高度交联琼脂糖粒度（直径）范围：45 - 165 μm平均粒度：90 μm最大线性流速：750 cm / h ( 25℃，100 kPa，K50/30 FF柱，14-16 cm柱床高，流动相0.1 M NaCl )耐压上限：0.3 Mpa（3 bar，42 psi）工作pH范围： 6 - 13pH稳定性：长期：4 - 13在柱清洗：2 - 14对化学试剂的稳定性：对所有常用的水相缓冲液、1.0 M醋酸、1.0 M NaOH、8 M 尿素、8 M盐酸胍、乙醇、甲醇等稳定物理稳定性：因pH或离子强度的改变而引起的体积变化可忽略耐压热性：在0.1 M醋酸钠中，可承受121℃、30 min 的高压灭菌B 填料预处理：购买的CM Sepharose Fast Flow是预先溶胀好的，保存于20%乙醇中；使用前倾出20%乙醇溶液→加入初始buffer（buffer：沉淀填料= 1：3体积比）→得填料悬液。
注：初始buffer中不能含有使粘度显著增加的试剂。
C 装柱：将所有需要使用的仪器和试剂平衡至实验进行的环境温度；对填料悬液抽气；以buffer冲洗柱子两端的部件，排除气泡死角，尤其要确保滤网上无气泡；安装下端柱部件，关闭出水阀，使柱中存留几厘米的buffer；以连续的液流沿玻璃棒倾加填料悬液至柱中，玻璃棒下端抵靠柱内壁，尽量避免气泡的引入；立即以buffer充满剩余的柱体积，安装上端柱部件，并将其连接到泵；打开下端的出水阀，调节泵使流速合适，即装柱流速：建议≥6.7 cm/min（15 cm柱床高，25℃，低粘度buffer）；注：如果无法达到建议的装柱流速，可将泵调至最大流速；但在随后的层析洗柱的过程中，流速不能超过装柱流速的75%.保持装柱流速一段时间，至柱床高度恒定（大约需要流过3倍柱床体积的buffer）。
离子交换树脂氢型和钠型
离子交换树脂氢型和钠型1.引言1.1 概述概述：离子交换树脂是一种能够吸附和释放离子的高分子材料，广泛应用于水处理、化学合成、药物制备等领域。
其中，离子交换树脂氢型和钠型是其中常见的两种类型。
它们具有不同的特点和应用领域，在本文中将对其进行详细介绍和比较。
文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的内容和目的，同时提供了对离子交换树脂氢型和钠型的简要介绍。
正文部分将分为离子交换树脂氢型和钠型两个小节，分别介绍其定义和特点以及应用领域。
最后，结论部分将对这两种类型进行总结，并对它们的应用领域进行比较和评析。
目的：本文旨在深入了解离子交换树脂氢型和钠型的特点和应用领域，通过比较两者的不同之处，探讨它们在不同领域的适用性。
通过本文的阅读，读者可以对离子交换树脂氢型和钠型有更深入的了解，为相关领域的应用提供参考和指导。
文章结构部分是为了让读者更好地理解和阅读整篇文章，因此在写作时要清晰明了地介绍文章的结构和内容安排。
下面是对于文章1.2文章结构部分的内容的建议：在本文中，我们将对离子交换树脂的氢型和钠型进行详细探讨。
为了帮助读者更好地理解这两种类型的离子交换树脂，本文将按照以下结构进行论述。
首先，在引言部分，我们将提供对整篇文章的概述。
我们将简要介绍离子交换树脂的概念以及氢型和钠型的定义。
然后，我们将明确本文的目的，即探讨这两种类型的离子交换树脂的特点和应用领域。
在正文部分，我们将分为两个章节，分别论述离子交换树脂的氢型和钠型。
在每个章节中，我们将首先给出这两种类型离子交换树脂的定义和特点的详细解释。
我们将讨论它们的化学性质、结构特征以及其在实际应用中的表现。
此外，我们还将探讨它们在不同领域中的应用，例如水处理、食品加工等。
我们将综合已有的研究和实践经验，提供一些具体的实例来支持我们的观点。
最后，在结论部分，我们将总结离子交换树脂的氢型和钠型的特点。
我们将强调它们在不同应用领域中的优势和局限性，并对其未来的发展进行展望。
离子交换树脂的类型及作用机理
离子交换树脂的类型及作用机理离子交换树脂是一种常用的固相萃取材料，广泛应用于水处理、制药、食品加工、化学分析等领域。
离子交换树脂根据其功能和结构特点，可以分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。
1. 阴离子交换树脂：阴离子交换树脂通常具有正电荷的功能基团，如胺基或季铵基团。
它们能够吸附和交换阴离子，如硝酸根、氯离子、磷酸根等。
常见的阴离子交换树脂有强碱性树脂和弱碱性树脂。
强碱性树脂，它们具有高度碱性的功能基团，如季铵基团，能够吸附和交换大多数阴离子。
常用于水处理中去除硝酸盐、氯离子等。
弱碱性树脂，它们具有较低的碱性功能基团，如胺基团，适用于去除较弱的阴离子，如有机酸和某些无机酸。
2. 阳离子交换树脂：阳离子交换树脂通常具有负电荷的功能基团，如硫酸基团或磷酸基团。
它们能够吸附和交换阳离子，如钠离子、钙离子、铵离子等。
常见的阳离子交换树脂有强酸性树脂和弱酸性树脂。
强酸性树脂，它们具有高度酸性的功能基团，如硫酸基团，能够吸附和交换大多数阳离子。
常用于水处理中去除钠离子、钙离子等。
弱酸性树脂，它们具有较低的酸性功能基团，如磷酸基团，适用于去除较弱的阳离子，如铵离子和某些金属离子。
离子交换树脂的作用机理是通过功能基团与待去除离子之间的静电吸引力实现的。
当离子交换树脂与水或溶液接触时，树脂中的功能基团会与水中的离子发生交换，使树脂中的离子与水中的离子达到平衡。
这样，树脂就能够吸附和去除溶液中的目标离子。
当树脂吸附饱和后，可以通过用盐水或酸碱溶液进行再生，使树脂恢复吸附能力。
总的来说，离子交换树脂通过其特殊的功能基团与待去除离子之间的静电吸引力，实现了对阴离子或阳离子的吸附和去除。
不同类型的离子交换树脂适用于不同的离子去除需求，可以根据具体应用场景进行选择和调整。
CM-Sepharose F.F. 使用说明
CM Sepharose Fast Flow 使用说明CM Sepharose Fast Flow是一种以琼脂糖凝胶为基质的弱阳离子交换剂，具有流速快、载量高等特征，适用于各种等电点的蛋白质分离。
该离子交换剂以羧甲基作为带电基团，在pH 6 ~ 13的范围内均处于带电状态，并在整个层析过程始终保持高容量。
A 理化性质：离子交换剂类型：弱阳离子离子载量：0.09 ~ 0.13 m mol / ml 填料颗粒结构：6%高度交联琼脂糖粒度（直径）范围：45 - 165 μm平均粒度：90 μm最大线性流速：750 cm / h ( 25℃，100 kPa，K50/30 FF柱，14-16 cm柱床高，流动相0.1 M NaCl )耐压上限：0.3 Mpa（3 bar，42 psi）工作pH范围： 6 - 13pH稳定性：长期：4 - 13在柱清洗：2 - 14对化学试剂的稳定性：对所有常用的水相缓冲液、1.0 M醋酸、1.0 M NaOH、8 M 尿素、8 M盐酸胍、乙醇、甲醇等稳定物理稳定性：因pH或离子强度的改变而引起的体积变化可忽略耐压热性：在0.1 M醋酸钠中，可承受121℃、30 min 的高压灭菌B 填料预处理：购买的CM Sepharose Fast Flow是预先溶胀好的，保存于20%乙醇中；使用前倾出20%乙醇溶液→加入初始buffer（buffer：沉淀填料= 1：3体积比）→得填料悬液。
注：初始buffer中不能含有使粘度显著增加的试剂。
C 装柱：➢将所有需要使用的仪器和试剂平衡至实验进行的环境温度；➢对填料悬液抽气；➢以buffer冲洗柱子两端的部件，排除气泡死角，尤其要确保滤网上无气泡；➢安装下端柱部件，关闭出水阀，使柱中存留几厘米的buffer；➢以连续的液流沿玻璃棒倾加填料悬液至柱中，玻璃棒下端抵靠柱内壁，尽量避免气泡的引入；➢立即以buffer充满剩余的柱体积，安装上端柱部件，并将其连接到泵；➢打开下端的出水阀，调节泵使流速合适，即装柱流速：建议≥6.7 cm/min（15 cm柱床高，25℃，低粘度buffer）；注：如果无法达到建议的装柱流速，可将泵调至最大流速；但在随后的层析洗柱的过程中，流速不能超过装柱流速的75%.➢保持装柱流速一段时间，至柱床高度恒定（大约需要流过3倍柱床体积的buffer）。
离子交换树脂综合知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换。
这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底，因而能制得很纯的水。
所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。
离子交换处理，必须用一种称做离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。
这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，大概情况如表所示。
此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。
离子交换剂的分类无机离子交换剂:天然海绿砂人造合成沸石有机离子交换剂碳质磺化煤有机质阳离子型强酸性磺酸基(-SO3H)弱酸性羧酸基（－COOH）阴离子型强碱性Ⅰ型｛-N(-CH3)3｝OHⅡ型｛－N(CH3)2｝OH弱碱性（－(NH3)OH、（＝NH2）OH或≡NH）OH其他－氧化还原型、有机物清除除型等在离子交换技术被发现和应用的初期，采用的只有天然的无机离子交换剂，如海绿砂。
然而这类物质不能用于酸性介质而且其交换容量较小，所以现已被人造离子交换剂所替代，特别是由于合成离子交换树脂的制造成功，交换剂的品种不断增加，应用更为广泛。
第一节离子交换剂的结构离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂.离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性集团），它们化合在高分子骨架上.所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，正象动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物，现将常用离子交换剂的结构简单介绍如下。
一、磺化煤磺化煤是一种半化合成的离子交换剂，它利用煤质本身的空间结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理的方法（称磺化）引入活性基团而制成。
磺化煤的活性基团，除了有由于磺化而引入的－SO3H外，还有一些煤质本身原有的基团（如－COOH 和－OH）以及因硫酸氧化作用生成的羧酸（－COOH），所以它实质上是一种混合型离子交换剂。
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离子交换剂的类型
1．聚苯乙烯阳离子和阴离子交换树脂
这是最重要一类离子交换树脂，由苯乙烯和二乙烯苯的共聚物作为骨架，在引入所需要的酸性基或碱性基而成。
根据引入的可离解基团的性质又可分为下列两类离子交换树脂：1)聚苯乙烯阳离子交换树脂这类交换剂可再分为强酸型、中强酸型及弱酸性三种；2）聚苯乙烯阴离子交换树脂也可在分为强酸性、中强酸性及弱酸性三类。
2．聚丙烯酸阳离子交换树脂
是由甲基丙烯酸和二乙烯的聚合而成。
这类树脂具高度的交换量，每棵树脂可交换10毫克当量物质。
这种高度缔合的非离子化羧基使树脂的表面形成一个亲水平，对极性分子能起一种很有效的吸附作用。
3．其它离子交换剂
1）选择性离子交换剂是利用某些特殊的有机溶剂可与某些金属离子起选择性反应的原理而制备的。
如用含汞的树脂分离含巯基的化合物（辅酶A，半胱氨酸，谷胱甘肽）。
2）吸附树脂是一类有很大的表面积，吸附能力强，离子交换的能力很小的树脂。
主要用于脱色和除去蛋白质等，也成为"脱色树脂"。
3）电子交换树脂这类所交换的不是离子而是电子，交换反应是个氧化还原反应，也称"氧化还原树脂"。