第七章 离子交换分离原理

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Key words for search ：
Extraction, Separation, Purification, Characteristics Supercritical fluid extraction Two-aqueous phase extraction Ion exchange resins Adsorption separation Membrane separation Chromatography separation Crystallization
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离子交换树脂法是应用合成的离子交换树脂作为吸着剂， 离子交换树脂法是应用合成的离子交换树脂作为吸着剂， 将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在树脂上， 将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适 的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、 的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、 提纯的目的。 提纯的目的。 离子交换法的特点是树脂无毒性且可以反复再生使用， 离子交换法的特点是树脂无毒性且可以反复再生使用，少 用或不用有机溶剂，因而具有设备简单、操作方便、 用或不用有机溶剂，因而具有设备简单、操作方便、劳动 条件较好的优点，成为提取抗生素药物的主要方法之一， 条件较好的优点，成为提取抗生素药物的主要方法之一， 已在多种抗生素生产中使用。 已在多种抗生素生产中使用。
2010-8-316Fra bibliotek1、离子交换树脂的基本概念 、
离子交换树脂是一种具有 网状立体结构的、 网状立体结构的、含有高分 子活性基团而能与溶液中其 他物质进行交换或吸着的聚 合物。 合物。其高分子活性基团一 般是多元酸或多元碱。因此， 般是多元酸或多元碱。因此， 从电化学的观点来看， 从电化学的观点来看，离子 交换树脂是一种不溶性的多 价电介质。 价电介质。
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四种树脂性能的比较
性能 阳离子交换树脂 强酸性 活性基团 pH影响 影响 盐稳定性 再生* 再生 交换速度 磺酸 无 稳定 3-4倍 倍 快 弱酸性 羧基 酸性中小 洗涤时水解 1.5-2倍 倍 慢 阴离子交换树脂 强碱性 季胺 无 稳定 3-5倍 倍 快 弱碱性 伯仲叔胺 碱性中小 洗涤时水解 1.5-2倍 倍 慢
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文献检索网址： 文献检索网址： / / /science?_ob=MiamiSearc hURL&_method=requestForm&_btn=Y&_acct=C0000 53060&_version=1&_urlVersion=1&_userid=1489345& md5=563c1959b45e434364d6139b3cbd3fb2
（7）稳定性：化学稳定性和热稳定性。 ）稳定性：化学稳定性和热稳定性。 （8）滴定曲线：见下页图示。 ）滴定曲线：见下页图示。 （9）孔度、孔径、比表面积：孔度为单位重量 ）孔度、孔径、比表面积： 或体积树脂所含有的空隙体积。孔径和交联度、 或体积树脂所含有的空隙体积。孔径和交联度、 制孔剂有关。 制孔剂有关。
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聚苯乙烯—二乙烯苯磺酸阳离子树脂 聚苯乙烯 二乙烯苯磺酸阳离子树脂
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苯乙烯—二乙烯苯胺基阴离子交换树脂 苯乙烯 二乙烯苯胺基阴离子交换树脂
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丙烯酸—二乙烯苯系羧酸树脂 丙烯酸 二乙烯苯系羧酸树脂
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酚醛型树脂
脲醛树脂合成
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3.2 逐步共聚法（缩聚法） 逐步共聚法（缩聚法）
由两个或两个以上带有功能基的单体， 由两个或两个以上带有功能基的单体，通过功能基之间的 相互作用而进行反应。 般伴随有低分子物 般伴随有低分子物(如水或卤化 相互作用而进行反应。—般伴随有低分子物 如水或卤化 氢等)的析出 但亦有生成低聚物或不析出低分子物的。 的析出， 氢等 的析出，但亦有生成低聚物或不析出低分子物的。 缩聚法合成球形树脂通常以透平油或二氯苯作为分散介质 进行悬浮聚合制成。例如酚醛型、环氧丙烷-多烯多胺型 进行悬浮聚合制成。例如酚醛型、环氧丙烷 多烯多胺型 等的球型树脂的生产。 等的球型树脂的生产。 引入树脂活性基团的方法： 引入树脂活性基团的方法：一是单体本身作为功能基团 如丙烯酸、苯酚）； ）；二是合成共聚体后进行化学反应引 （如丙烯酸、苯酚）；二是合成共聚体后进行化学反应引 入功能基（磺化、氯甲基化-胺化等 胺化等）。 入功能基（磺化、氯甲基化 胺化等）。
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分离纯化工艺原理
孔维宝 kwbao@ 西北师范大学生命科学学院
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第七章 离子交换分离原理
1、离子交换树脂的基本概念 、 2、离子交换树脂的分类及理化性能（★） 、离子交换树脂的分类及理化性能（ 3、离子交换树脂的合成 、 4、离子交换过程的理论基础（★） 、离子交换过程的理论基础（ 5、 5、离子交换过程的选择 6、偶极离子吸着 、 7、大网格离子交换树脂 、 8、树脂和操作条件的选择及应用实例（★） 、树脂和操作条件的选择及应用实例（ 9、软水和无盐水制备 、 10、离子交换膜和电渗析 、 11、离子交换法分离蛋白质（★） 、离子交换法分离蛋白质（
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2.2 命名
1977年我国石化部颁布了新的 代号 年我国石化部颁布了新的 规范化命名法。 规范化命名法。离子交换树脂 0 的型号由三位阿拉伯数字组成。 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， 第一位数字代表产品的分类， 1 第二位数字代表骨架，第三位 第二位数字代表骨架， 2 数字为顺序号，用以区别基团、 数字为顺序号，用以区别基团、 3 交联度等。 交联度等。分类代号和骨架代 号都分成7种 号都分成 种。
a1a2 RT ln = ns ( s s ) a1 a2
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2.3 离子交换树脂的理化性能
（5）含水量：每克干树脂吸收水分的数量称含 ）含水量： 水量，一般为0.3~0.7g。交联度高，含水量低。 水量，一般为 。交联度高，含水量低。 （6）视密度：湿视密度和真视密度。 ）视密度：湿视密度和真视密度。
湿视密度：单位体积湿树脂的重量（一般为 湿视密度：单位体积湿树脂的重量（一般为0.60.85 g/mL）。 ）。 真视密度： 真视密度：比重瓶法测得的单位体积湿树脂的重量 （1.1-1.4 g/mL）。 ）。
阿司匹林
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多烯多胺—环氧丙烷型树脂 多烯多胺 环氧丙烷型树脂
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4、离子交换过程的理论基础 、
4.1 离子交换平衡方程式
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RTln
a1 a2 a1 a2
1 Z1
1 Z1
1 Z2 1 Z2
= γ ns ( s s )
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实验设计部分
（占总成绩15%，每题 分） 占总成绩 ，每题50分
1、根据《化工制图》的有关知识，试设计一间药物分离工程 、根据《化工制图》的有关知识， 实验室，并对必要的设计做一解释说明（ 纸型）。 实验室，并对必要的设计做一解释说明（用A4纸型）。 纸型 2、唇形科植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)用于治疗心脑 、唇形科植物丹参 用于治疗心脑 血管疾病时，起作用的是丹参酮类和丹参酚酸两部分。 血管疾病时，起作用的是丹参酮类和丹参酚酸两部分。查阅 有关文献，根据这两种活性物质的理化特性， 有关文献，根据这两种活性物质的理化特性，试设计用萃取 法从丹参入药部分分离提取酮类和酚酸的工艺流程图（ 法从丹参入药部分分离提取酮类和酚酸的工艺流程图（按照 化工制图》专业绘图要求）， ），并对必要的步骤加以解释说 《化工制图》专业绘图要求），并对必要的步骤加以解释说 纸型）。 明（用A4纸型）。 纸型 绘图要求：手工绘制或 软件绘制。 绘图要求：手工绘制或AutoCAD软件绘制。 软件绘制
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螯合性 两 性
氧化还原性
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系
乙烯吡啶系
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脲醛系 氯乙烯系
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国产离子交换树脂命名原则图示
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2.3 离子交换树脂的理化性能
）：一般为球形 （1）外观和粒度（颗粒度）：一般为球形，直径为 ）外观和粒度（颗粒度）：一般为球形，直径为0.2~1.2mm。 。 ）：以单位重量干树脂或单位体积湿树脂 （2）交换容量（交换当量）：以单位重量干树脂或单位体积湿树脂 ）交换容量（交换当量）： 能吸附一价离子的毫摩尔数表示。重量交换容量（ 干树脂） 能吸附一价离子的毫摩尔数表示。重量交换容量（mep/L.g干树脂） 干树脂 和体积交换容量（ 树脂）。 和体积交换容量（ mep/L.g树脂）。 树脂 （3）机械强度（不破损率 ）：经一定的磨损试验后，筛选得到的 ）：经一定的磨损试验后 ）机械强度（不破损率%）：经一定的磨损试验后， 完好数值的重量百分率。药品分离中一般要求95%以上。 以上。 完好数值的重量百分率。药品分离中一般要求 以上 ）：树脂从一种型转变为另一种型时体积增 （4）膨胀度（视膨胀率）：树脂从一种型转变为另一种型时体积增 ）膨胀度（视膨胀率）： 大的百分率。 大的百分率。 影响膨胀度的因素：交联度、活性基团的性质和数量、 影响膨胀度的因素：交联度、活性基团的性质和数量、活性离子 的性质、介质的性质和浓度、骨架结构。 的性质、介质的性质和浓度、骨架结构。