强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定实验课件
强酸性阳离子交换树脂
1.4 实验步骤
1. 强酸性阳离子交换树脂的预处理
取样品约10g以2N硫酸 取样品约10g以2N硫酸（或1N盐酸）及1NNaOH轮流浸泡， 硫酸（ 1N盐酸 盐酸） 1NNaOH轮流浸泡 轮流浸泡， 即按酸－ 酸顺序浸泡5 每次2h， 即按酸－碱－酸－碱－酸顺序浸泡5次，每次2h，浸泡液体积约为 树脂体积的2 在酸碱互换时应用200ml去离子水进行洗涤 去离子水进行洗涤。 树脂体积的2～3倍。在酸碱互换时应用200ml去离子水进行洗涤。 5次浸泡结束后用去离子水洗涤至中性。 次浸泡结束后用去离子水洗涤至中性。
E= N V me / g W ×固体含量％
（干树脂）
式中： N－NaOH标准溶液的摩尔浓度； NaOH标准溶液的摩尔浓度 标准溶液的摩尔浓度； 式中： V－NaOH标准溶液的用量，mL； NaOH标准溶液的用量 mL； 标准溶液的用量， W－样品湿树脂重，g。 样品湿树脂重，
1.3 实验所需仪器设备及材料
实验5 实验5
强酸性阳离子交换树脂 交换容量的测定实验
1.1 实验目的
加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解。 加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解。 掌握测定强酸性阳离子交换树脂交换容量的方 法。
1.2 实验原理
强酸性阳离子交换树脂的性能参数很多，其中交换容量是交换树 强酸性阳离子交换树脂的性能参数很多， 脂最重要的性能，它能定量地表示树脂交换能力的大小。 脂最重要的性能，它能定量地表示树脂交换能力的大小。 强酸性阳离子交换树脂测定前需经过预处理，即经过酸、碱轮流 强酸性阳离子交换树脂测定前需经过预处理，即经过酸、 浸泡，以除去树脂表面的可溶性杂质。 浸泡，以除去树脂表面的可溶性杂质。测定阳离子交换树脂交换 容量常采用碱滴定法，用酚酞作指示剂，按下式计算交换容量： 容量常采用碱滴定法，用酚酞作指示剂，按下式计算交换容量：
强酸型阳离子交换树脂的制备及交换容量测定
强酸型阳离子交换树脂的制备及交换容量测定强酸型阳离子交换树脂，听起来是不是很高大上？其实说白了，它就是一种能够吸附并交换溶液中阳离子的材料，专门用来在化学反应中把某些特定的阳离子“抓住”然后换成其他的。
这玩意儿在水处理、化学分析，甚至在生活中都能见到，比如家里的软水器，它就利用了这种树脂来过滤水中的硬度离子，保证你洗澡的时候水不会“硬邦邦”的。
所以呀，咱们今天要聊的就是这种树脂是怎么做出来的，怎么测它的交换容量，听起来是不是又神秘又有趣？首先啊，要制作这种强酸型阳离子交换树脂，得从合成树脂开始。
这些树脂一般是由一些叫做聚合物的化学物质组成，你可以把它想象成是一个很长的“塑料链”，这链子上有很多能够吸引阳离子的“小钩子”。
这些“小钩子”就是树脂的“活性位点”，它们能和溶液中的阳离子交换位置。
简单点说，就像是你把冰箱里的瓶装饮料换成了水杯，原来放在那的瓶子就是阳离子，而水杯就是树脂上的活性位点。
不过呢，要做成这种强酸型的树脂，光有聚合物是不够的，还得加入一些特殊的酸性基团。
你可以理解为把聚合物这条“塑料链”给装饰一番，挂上一些“酸酸”的标签。
这样，树脂就成了强酸型的，能够轻松吸附水中的钙、镁等阳离子，把它们从水里“赶走”，换上钠离子啥的。
那这个过程就好比你做个大扫除，把那些不受欢迎的家伙清理出门，换上一些你喜欢的东西。
要是你想知道这块儿树脂到底有多强，得用“交换容量”这个指标来衡量。
交换容量简单来说，就是这块树脂能交换多少离子的能力，越高表示它吸附能力越强。
这就像是你家里的垃圾桶一样，如果桶很大，你丢的东西就多，垃圾桶能装的垃圾越多，容量就越大。
所以呀，测量交换容量就得看看树脂吸附离子的数量，通常是通过做一个实验来完成的。
实验的过程也不复杂，基本就是把树脂泡在含有某些已知阳离子的溶液里，然后等它吸附一段时间。
接着呢，取出树脂，把它吸附的离子通过一些化学方法给洗掉，最后测量这些被洗掉的离子的浓度，得出交换容量。
阳离子交换树脂交换容量的测定国标
阳离子交换树脂交换容量的测定国标
1.将样品取一定量加入阳离子交换树脂柱中，使样品与树脂充分接触。
2.加入适量的离子交换水，使树脂充分吸湿。
3.以恒定速率滴加氯化钠溶液至树脂中，使氯离子与树脂中的阳离子发生交换反应。
4.继续滴加氯化钠溶液，直至树脂中交换出的氯离子达到饱和状态。
5.用氢氧化钠溶液洗涤树脂，并用硫酸溶液中和。
6.将样品转移至滴定管中，加入硝酸调节pH值，并加入硝酸银溶液。
7.加入硫酸溶液至滴定管中，使其沉淀。
8.用异丙醇-醋酸混合液洗涤树脂，并用硅胶干燥。
9.称取干燥后的树脂重量，并计算其交换容量。
五、结果表示
交换容量应以毫当量/克树脂表示，并应按照规定的公式进行计算。
六、质量控制
在实验中应注意操作规范，确保实验结果准确可靠。
七、备注
本国标自发布之日起实施。
- 1 -。
实验六 静态法测定阳离子交换树脂的总交换容量
量。
Ｒ（＝ＮＨＣｌ）２＋Ｎａ２ＳＯ４=Ｒ（＝ＮＨ）２ＳＯ４＋２ＮａＣｌ
滴定流出液中Ｃｌ－含量来测定其总交换容量。
三、试剂与器材
1、试剂： 1mol/L NaOH、1mol/L HCl、0.1ＮＮａＯＨ标准溶液、0.1
ＮＨＣｌ标准溶液、甲基橙指示剂、７３２型阳离子交换树 脂 2、器材： 酸式滴定管、精密天平、烘箱、烧杯、量筒、布氏漏斗及抽 滤装置、250ml三角瓶
蛋白质的多电荷与多个交换中心结合
离子交换树脂的预处理
常用预处理方法有：
物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗 粒；
化学处理：转型（氢型或钠型）
阳离子树脂（中性）： 酸（水）—碱（水）—酸（水）
阴离子树脂 :
碱（水）—酸（水）—碱（水）
实验内容
一、目的要求 1、通过实验加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换
实验六 静态法测定阳离子交换树脂的 总交换容量
概述
离子交换树脂是一类带有功能基的网状 结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网 状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上 带有相反电荷的可交换离子三部分构成。
离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、 阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。
离子交换树脂基体的组成
总交换容量（meq/克干树脂）
总交换容量（meq/克干树脂）＝ 50N1 5N2V2 G(1W )
其中：G―――湿树脂总量（克） W―――树脂含水量 N1―――0.1N V2―――0.1N HCl标准溶液的用量（mL）
w% w1 w2 100% w1
２．静态法测定７３２离交树脂交换量
（１）精确称取处理好并抽干的氢型阳离子树脂 １克，１ ０５℃下烘干至恒重，按下式计算含水量
实验12 阳离子交换树脂工作交换容量的测定(讲稿).
实验十二离子交换树脂交换容量的测定一、实验目的1、掌握离子交换树脂交换容量的测定原理和方法。
2、学会离子交换树脂的处理方法。
3、理解离子交换树脂交换容量的含义。
二、实验原理交换容量是指每克干树脂所交换的相当于一价离子的物质的量，是衡量树脂性能的重要指标，一般使用树脂的交换容量为3～6mmol·g-1。
离子交换树脂的交换容量分为总交换容量和工作交换容量。
总交换容量的测定采用静态法：向一定量的H型阳离子树脂加入一定过量的NaOH标准溶液浸泡，当交换反应达到平衡时：RH + NaOH ═ RNa + H2O用HCl标准溶液滴定过量的NaOH。
工作交换容量的测定采用动态法：将一定量H型阳离子树脂装入交换柱中，用Na2SO4溶液以一定的流量通过交换柱。
Na+与RH发生交换反应，交换下来的H+用NaOH标准溶液滴定，交换反应为： RH + Na+ ═ RNa + H+滴定反应为： H+ + OH-═ H2O三、仪器与试剂1、仪器：50mL碱式滴定管1支；25mL酸式滴定管1支；250mL锥形瓶3个；25mL移液管1支；250mL容量瓶1个；脱脂棉；烧杯。
2、试剂：0.10mol·L-1NaOH标准溶液；4mol·L-1HCl溶液；酚酞溶液；0.5mol·L-1Na2SO4溶液；732型阳离子交换树脂。
四、实验内容1、树脂的预处理市售的阳离子交换树脂一般为Na型，使用前须将其用酸处理成H 型。
称取一定量的732型阳离子交换树脂于烧杯中，加100 mL4mol·L-1HCl溶液，搅拌，浸泡1～2天，以溶解除去树脂中的杂质，并使树脂充分溶胀。
若浸出的溶液呈较深的黄色，应换新鲜的HCl溶液再浸泡一些时间，倾出上层HCl清液，然后用纯水漂洗树脂至中性，即得到H阳离子交换树脂RH。
2、装柱用长玻棒将润湿的玻璃棉塞在交换柱的下部，使其平整，加10 mL纯水。
用50mL量筒量取20mL已处理成H型的树脂，转移到烧杯中，加入约20mL蒸馏水，用玻棒连水一起转移到交换柱中，要防止混入气泡。
强酸性阳离子交换树脂交换容量
强酸性阳离子交换树脂交换容量
强酸性阳离子交换树脂是利用交换树脂的极性表面及其内部带正电荷的正离子和负离子，进行可逆酸碱反应，产生抗堵性强的分离净水工艺过程，具有卓越的力学强度以及较好的抗硫、颗粒和有机物的吸附能力，在化工、电子、生物工艺、医药和民用等各个领域有广泛的应用。
强酸性阳离子交换树脂的交换容量取决于树脂的晶体大小以及氯化离子的含量和大小，树脂的理化性能以及流体的流量和温度。
一般情况下阳离子表观容量大约为1.5-2.5meq/g。
在低温情况下，表面张力和吸附力十分低，因而使树脂交换容量远低于理论容量。
而在高温下，离子吸附力和表面张力较大，因而可以提高交换容量。
另外，不同种类的树脂也有一定的容量差异。
此外，要使强酸性阳离子交换树脂达到理想的交换容量，还需要合理的操作参数，如pH值、操作温度和流速、正负离子的电荷密度、床层厚度等，才能使交换容量接近理论值。
除此之外，正确的加载顺序、良好的冲洗方案，也能有效提高强酸性阳离子交换树脂的交换容量。
根据实验结果，当充满离子时，强酸性阳离子交换树脂的交换容量可达2-2.2meq/g。
实验一 离子交换树脂总交换容量的测定
实验原理
强酸性阳离子交换树脂（强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂是 一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂，不溶于 水，不溶于酸和碱的稀释液，适合用于软化剂顺向再生纯化 系统）与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定 总交换量：RH+NaOH→RNa+H2O；用标准HCl滴定剩余 NaOH含量来测定总交换容量。
注意事项
实验所用的玻璃仪器注意用蒸馏水冲洗干净； 装柱前，在柱子底部加入少许棉花，防止树脂堵塞出口； 装柱时应注意防止树脂混入气泡； 装柱后，要保持液面超过树脂面，不能让柱中水流干或溢
出； 为防止加试液时，树脂被冲起，在上面也铺少许棉花； 交换时，要注意经常检查流出液的pH； 实验完毕，将树脂统一回收，以便再生，取出玻璃棉，将
实验中使用的是国产 732 型阳离子交换树脂，它是强酸 型阳离子交换树脂，含有的活性基团是 SO3H ( 磺酸基 ), 其中的 H+可被溶液中的阳离子交换。
实验原理
对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子 的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被 吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
实验步骤 (动态法)
2. 装柱 称取树脂约10 g置于小烧杯中，加入少量去离子水。
在层析柱中加入约1/4柱体积的去离子水，然后将所有的树 脂小心倒入柱中，装柱时应注意不使树脂层中有气泡存在 （可用吸耳球一边装柱一边轻轻敲击柱子外侧，防止混入 气泡），控制柱底水流出速度（恒定，约2 mL/min左右）， 要保持液面高于树脂表面，不能让柱中水流干或溢出。为 防止之后的加试液时，树脂被冲起，在上面也铺一层棉花。
生物工程实验--离子交换树脂总交换容量的测定
离子交换树脂总交换容量的测定一、实验目的和要求：1.通过实验，加深对离子交换树脂的重要性能之一—总交换容量的认识。
2.熟悉静态法和动态法测定总交换容量的操作方法。
二、实验原理：交换容量是表征树脂性能的重要数据，用单位质量干树脂或单位体积湿树脂所吸附的1价离子的毫摩尔数来表示。
强酸阳树脂与碱作用生成水为一不可逆反应，故可用静态法测定总交换量：RH+NaO H RNa+H2O标准Hcl滴定剩余NaOH含量来测定总交换容量。
弱碱阴树脂不能采用类似的方法来测量，应采用Cl树脂。
当其与Na2SO4相作用时，生成NaCl，故可用动态法滴定流出液中Cl-含量而测定其总交换量。
R(=NHCl)2 +Na2SO4→R(=NH)2 SO4+2NaCl三、药品和仪器：0.1M NaOH标准溶液阳离子交换树脂732#（H型）0.1M HCl 标准溶液阴离子交换树脂717#（Cl型）0.1M AgNO3标准溶液0.1%甲基橙指示剂0.1M Na2SO4溶液1%K2CrO4指示剂250ml三角瓶；交换柱；250ml容量瓶，碱式和酸式滴定管；铁架台等。
四、操作方法：（一）静态法：精确称取，事先处理好并抽干的氢型阳树脂2克，105℃下烘干至恒重，按下式计算含水量：w%=w1— w2w1×100% w1—烘前树脂重w2—烘后树脂重实验之前老师已经为我们准备好了，我们组的强酸性树脂含水量为58.26%。
1、取上述树脂2.1998g, 放入三角瓶中，用吸管吸取100ml 0.1M NaOH 标准溶液，加入树脂中，放置24小时，要求树脂全部浸入溶液中。
2、用吸管分别取出10ml放入两只三角烧瓶中，以甲基橙作指示剂，用0.1M HCl标准溶液滴定，当溶液由黄色变为红色为滴定终点①；3、滴定两次②，取两次滴定的平均值。
总交换量按下计算：其中：G —湿树脂重（克）；M1—0.1M NaOH标准溶液的摩尔浓度；M2—0.1M HCl标准溶液的摩尔浓度；V2—0.1M HCl标准溶液的用量（ml）W—树脂含水量%（二）动态法：1、精确称取事先处理好的并抽干的Cl型弱碱性阴离子交换树脂，2克左右，测其含水量，测得弱碱阴树脂含水量：48.03%2、另取处理过的10.9393克，装入酸式滴定管中；3、加入0.1M Na2SO4溶液进行交换，用250ml容量瓶收集流出液，流速约为250ml/小时；4、取出25ml流出液，以K2CrO4为指示剂，0.1M AgNO3滴定，溶液从白色变为红色为滴定终点。
阳离子交换树脂交换容量的测定
阳离子交换树脂交换容量的测定阳离子交换树脂交换容量的测定一、实验目的：1.了解离子交换树脂交换容量的概念，2.学习离子交换树脂总交换容量的测定方法。
二、实验原理：当氢型阳离子交换树脂与过量（定量）的一元强碱（例如NAOH）溶液反应时，可根据滴定未反应的碱量而计算出阳离子交换树脂的全交换容量，其反应式是：RH+NaOH—RNa+H2O式中：RH——表示阳离子交换树脂（氢型），其官能团可以是磺酸基和/或羧基和酚基；RNa——表示阳离子交换树脂（钠型）当氢型阳离子交换树脂浸泡在氯化钙溶液中，只有强酸基团（磺酸基）才能发生反应，滴定置换出来的氢离子（H+），计算阳离子交换树脂强酸基团的交换容量。
其反应式是：2RH+CaCl2—R2Ca+2HCL以阳离子交换树脂全交换容量与强酸基团交换容量之差值计算弱酸基团的交换容量。
二、实验试剂与仪器：实验试剂：1mol/L的盐酸和0.1mol/L的盐酸，1mol/L的氢氧化钠，0.5mol/L的氯化钙，树脂，甲基橙，酚酞实验仪器：玻璃交换柱，250ml锥形瓶，烧杯，滴定管，分析天平，铁架台，移液管，量筒三、实验步骤：试样预处理：离子交换树脂经Hcl或NaoH浸泡24h后，用蒸馏水洗至中性（一）样品的制备：1.将玻璃交换柱倒放，用自来水自下而上赶去柱内气泡，关闭活塞，然后从旋塞下部放水，直到液面高出砂芯5cm，保证砂芯下都没有气泡，否则重新操作。
2.用量筒量取约15ml经预处理的阳树脂，置于交换柱中，除去树脂层中的气泡，排水至液面高出树脂层2cm.3.在分液漏斗中，加入1mol/L的盐酸溶液375mL，以约6mL/min的流量自上而下通过树脂层。
4.以同样流量，通入纯水洗涤树脂直到（5～7）mL流出液中加入一滴甲基橙指示液不呈红色5.按GB/T5757除去树脂外部水分，置于称量瓶中。
（二）容量测定在分析天平上用减量法称取氢型强酸性阳离子交换树脂1.5g（精确至0.0001g）二份，2g（精确至0.0001g）二份，分别置于干燥的具塞三角烧瓶中。
阳离子交换树脂交换容量的测定
实验10 阳离子交换树脂交换容量的测定1 目的要求1.1了解离子交换剂种类和交换容量测定的意义。
1.2掌握离子交换剂交换容量的方法测定。
2 实验原理交换容量是离子交换树脂的重要特性。
交换容量有总交换容量（静态法）和工作交换容量（动态法）之分。
前者测定的是树脂内所有可交换基团全部发生交换时的交换容量，又称全交换容量；后者是指在一定操作条件下，实际所测得的交换容量，它与溶液离子浓度、树脂床高度、流速、粒度大小以及交换形式等因素有关。
离子交换树脂的交换容量用Q 表示，它等于树脂所能交换离子的物质的量n 除以交换树脂体积V 或除以交换树脂的质量m,一般用mmol ·mL -1 或mm01·g -1表示。
取一定量阳离子交换树脂与过量的NaOH 标准溶液混合，以静态法放置一段时间，达到交换平衡后，用标准HCI 溶液滴定过量的NaOH ，即可求出树脂的总交换容量Q 。
当一定量的氢型阳离子交换树脂装入交换柱中后，用Na 2SO 4溶液以一定的速度通过交换柱时，发生交换反应，交换出来的H +，用NaOH 标准溶液滴定，可求得树脂的工作交换容量。
3 试剂和仪器3.1试剂：0．1mol·mL -1NaOH 标液，0．1mo1·mL -1HCl 标液，0．5mo1·mL -1Na 2SO 4溶液，酚酞乙醇溶液0．2％，强酸性阳离子交换树脂。
3.2仪器：酸式和碱式滴定管，层析管，玻璃棉。
4 实验步骤4.1 阳离子树脂总交换容量的测定（见教材p243）。
4.2阳离子树脂工作交换容量的测定（见教材p243）。
5 数据处理5.1 树脂的总交换容量Q 计算()1100.0025.00()NaOH HCl cV cV Q mol g m --⨯⎡⎤⎣⎦= 树脂质量5.2 树脂工作交换容量Q 计算1250.0025.00()NaOH cV Q mol g m -⨯= 树脂质量6 实验指导要点6.1向学生讲清阳离子树脂总交换容量的测定光度法测定铁的原理及如何进行实验条件的选择。
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1.5 实验记录
原始实验记录
湿树脂重 干燥后树脂重 NaOH浓度 滴定管起始刻度 滴定管滴定后刻度 NaOH溶液用量
强酸性阳 实验目的
加深对强酸性阳离子交换树脂交换容量的理解。 掌握测定强酸性阳离子交换树脂交换容量的方 法。
1.2 实验原理
强酸性阳离子交换树脂的性能参数很多，其中交换容量是交换树 脂最重要的性能，它能定量地表示树脂交换能力的大小。 强酸性阳离子交换树脂测定前需经过预处理，即经过酸、碱轮流 浸泡，以除去树脂表面的可溶性杂质。测定阳离子交换树脂交换 容量常采用碱滴定法，用酚酞作指示剂，按下式计算交换容量：
W（g） W1（g） （mol/L）
（ml）
（ml）
（mL）
1.6 实验结果整理
1. 根据实验测定数据计算树脂固体含量。 树脂固体含量= W1 ×100%
W
2. 根据实验测定数据计算树脂交换容量。
E W 固N体•V含量％me / g （干树脂）
式中： N－NaOH标准溶液的摩尔浓度； V－NaOH标准溶液的用量，mL； W－样品湿树脂重，g。
E W 固N体•V含量％me / g （干树脂）
式中： N－NaOH标准溶液的摩尔浓度； V－NaOH标准溶液的用量，mL； W－样品湿树脂重，g。
1.3 实验所需仪器设备及材料
1. 天平（万分之一精度），1台； 2. 烘箱，1台； 3. 干燥器，1个； 4. 三角烧瓶，250ml，2个； 5. 量筒，100ml，1个； 6. 碱式滴定管，25ml，1个； 7. 滴定台，1套。
1.4 实验步骤
1. 强酸性阳离子交换树脂的预处理
取样品约10g以2N硫酸（或1N盐酸）及1NNaOH轮流浸泡，即 按酸－碱－酸－碱－酸顺序浸泡5次，每次2h，浸泡液体积约为树 脂体积的2～3倍。在酸碱互换时应用200ml去离子水进行洗涤。5 次浸泡结束后用去离子水洗涤至中性。
2. 强酸性阳离子交换树脂交换容量的测定