《离子交换》PPT课件
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离子交换操作步骤(共15张PPT)
静态交换：是将树脂与交换溶液混合置于一定的容器中搅拌
进行。静态交换操作方法简单、设备要求低，需分批进行， 交换不完全，效率低。
柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个 交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形 成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界层〞 (3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ， 选择离子交换树脂的原那么 别离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； (2)随着试液的流入，交界层下移，当流出 常量组分一般在100～200目，微量组分一般在200～400目。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 量。 洗脱剂浓度：太小效率低，太大树脂脱水收缩，树脂内离子不易洗脱。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ，
能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平子交换：将待别离的溶液倾入交换柱，使其按某一
定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
树脂颗粒的大小：树脂愈粗，曲线向右移动，达相同洗脱率，洗脱剂量增加。
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界 柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形成沟流，柱中树脂层高
进行。静态交换操作方法简单、设备要求低，需分批进行， 交换不完全，效率低。
柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个 交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形 成沟流，柱中树脂层高度是柱内径的10～20倍
实验室中：交换柱
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界层〞 (3)此时，被交换到柱上的离子量称为始漏 ②酸碱处理：除去与官能团结合的杂质。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ， 选择离子交换树脂的原那么 别离用细些均匀性好，80～100目或100～120目； (2)随着试液的流入，交界层下移，当流出 常量组分一般在100～200目，微量组分一般在200～400目。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 换新盐酸再浸一段时间，再去离子洗至中性得到H+型阳或Clˉ型阴离子交换树脂。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 量。 洗脱剂浓度：太小效率低，太大树脂脱水收缩，树脂内离子不易洗脱。 洗脱作用也是由上而下地依次进行的。 阳离子树脂采用HCl作洗脱液3～4 M，易洗脱的可用稀酸2 M洗Ca2+ ，
能力。 ③转型：即树脂去杂后，赋予平子交换：将待别离的溶液倾入交换柱，使其按某一
定的适当的速度流经树脂层，
2R—SO3H+Ca2+→(RSO3)2Ca+2H+
树脂颗粒的大小：树脂愈粗，曲线向右移动，达相同洗脱率，洗脱剂量增加。
(1)中间树脂局部被交换，称为“交界 柱上操作：先在柱中充以水，下端铺玻璃毛，在装柱和整个交换洗脱过程中，树脂层要浸在液面下，防止混入气泡形成沟流，柱中树脂层高
离子交换色谱ppt课件
（二）交换剂装柱 （1）离子交换色谱柱的选用 （2）装柱
垂直装柱，严防气泡和断层。
14
当所用的交换剂与待分离物质各组分之间亲和力差 不多而需要交换剂体积较大时，以增加柱长为宜， 使待分离组分被洗脱后再结合于交换剂上的概率增 加。柱的直径与高度比以1:20左右为宜。
如采用离子强度较大的洗脱液梯度洗脱时，以选用 粗而短的柱子为宜，因为当柱上洗脱液的离子强度 高到足以完全取代被吸附离子时，这些被置换的离 子则以同洗脱液等速率向下移动，如果柱细长，就 增加了脱附离子扩散的机会。
3
2、平衡常数
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，且 离子交换剂与溶液中的离子或离子化合物所进行的离子交换反应 是可逆的。 阳离子交换剂RA，在溶液中解离出阳离子A+与溶液中的阳离子B+ 发生可逆交换反应：RA+B+ ⇋RB+A+
离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，离子交换剂的 选择性可用平衡常数K表示：
1、离子交换剂应具备高度的不溶性，保证在各种溶剂 中不会发生溶解； 2、具备稳定的理化性质，不能因物理化学变化而发生 分解； 3、具有较大的表面积或疏松的孔状结构，确保交换离 子自由地发生扩散和交换。
6
离子交换剂
1、疏水性离子交换剂
与水亲和力较小的人工合成树脂 （1）阳离子交换剂 阳离子交换树脂具有酸性基团，电荷基团带负电，反离子带正电， 可与溶液中的阳离子或带正电荷的化合物进行交换反应。 （2）阴离子交换剂 阴离子交换树脂是在基质骨架上引入伯胺[-NH2]、仲胺[-NHCH3]、 叔胺[-N(CH3)2]和季胺[-N+(CH3)3]基团后构成的。
15
（三）样品上柱、洗脱和收集 （1）上柱 （2）洗脱 IEC中的洗脱是至关重要的一步，从交换剂上把被吸附 的物质洗脱下来，有两种方法：一种是增加离子强度， 置换出被吸附的离子；另一种是改变pH，使被吸附的 离子解离度降低，减弱其对交换剂的亲和力而被脱附。 （3）收集 用部分收集器分部收集，收集体积一般为柱体积的 1%~2%。
垂直装柱，严防气泡和断层。
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当所用的交换剂与待分离物质各组分之间亲和力差 不多而需要交换剂体积较大时，以增加柱长为宜， 使待分离组分被洗脱后再结合于交换剂上的概率增 加。柱的直径与高度比以1:20左右为宜。
如采用离子强度较大的洗脱液梯度洗脱时，以选用 粗而短的柱子为宜，因为当柱上洗脱液的离子强度 高到足以完全取代被吸附离子时，这些被置换的离 子则以同洗脱液等速率向下移动，如果柱细长，就 增加了脱附离子扩散的机会。
3
2、平衡常数
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，且 离子交换剂与溶液中的离子或离子化合物所进行的离子交换反应 是可逆的。 阳离子交换剂RA，在溶液中解离出阳离子A+与溶液中的阳离子B+ 发生可逆交换反应：RA+B+ ⇋RB+A+
离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，离子交换剂的 选择性可用平衡常数K表示：
1、离子交换剂应具备高度的不溶性，保证在各种溶剂 中不会发生溶解； 2、具备稳定的理化性质，不能因物理化学变化而发生 分解； 3、具有较大的表面积或疏松的孔状结构，确保交换离 子自由地发生扩散和交换。
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离子交换剂
1、疏水性离子交换剂
与水亲和力较小的人工合成树脂 （1）阳离子交换剂 阳离子交换树脂具有酸性基团，电荷基团带负电，反离子带正电， 可与溶液中的阳离子或带正电荷的化合物进行交换反应。 （2）阴离子交换剂 阴离子交换树脂是在基质骨架上引入伯胺[-NH2]、仲胺[-NHCH3]、 叔胺[-N(CH3)2]和季胺[-N+(CH3)3]基团后构成的。
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（三）样品上柱、洗脱和收集 （1）上柱 （2）洗脱 IEC中的洗脱是至关重要的一步，从交换剂上把被吸附 的物质洗脱下来，有两种方法：一种是增加离子强度， 置换出被吸附的离子；另一种是改变pH，使被吸附的 离子解离度降低，减弱其对交换剂的亲和力而被脱附。 （3）收集 用部分收集器分部收集，收集体积一般为柱体积的 1%~2%。
离子交换树脂离子交换原理ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3．密度
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
(f) H型树脂与水中Ca2+、Mg2+、Na+交换时水质变化 离子交换柱工作过程
进水初期，进水中所用阳离子均交换出H+，生成相当量的无机酸，出水 酸度保持定值。运行至a点时，Na+首先穿透，且迅速增加，同时酸度降低， 当Na+泄漏量增大到与进水中强酸阴离子含量总和相当时,出水开始呈现碱性； 当Na+增加到与进水阳离子含量总和相等时，出水碱度也增加到与进水碱度 相等。至此，H离子交换结束，交换器开始进行Na+交换，稳定运行至b点之 后，硬度离子开始穿透，出水Na+含量开始下降，最后出水硬度接近进水硬 度，出水Na+接近进水Na+，树脂层全部饱和。
化学性能 1.再生：离子交换反应的可逆性交换的逆反应。 2.酸碱性：树脂在水中电离出H+和OH-,表现出酸碱性。树 脂的酸碱性受pH值影响，各种树脂在使用时都有适当 的pH值范围。 3.选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为 选择性，选择性大小用选择性系数来表征。 4.交换容量：表示树脂的交换能力。通常用EV（mmol/ml 湿树脂）表示，也可用EW（mmol/g干树脂）表示。 EV＝EW×（1-含水量）×湿视视密度
影响离子交换扩散速度的因素 1.树脂的交联度越大，网孔越小，则内扩散越慢。 2.树脂颗粒越小，由于内扩散距离缩短和液膜扩散的表面
离子交换法3.ppt
阴离子交换剂是选可吸附的最高pH，便于解吸附。
39
第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 离子强度 离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。 缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L 由于离子强度越↓，吸附越↑，越难解吸，因
2) 弱酸性阳离子交换树脂 交换性能和溶液的pH有很大关系，羧酸阳离子树
脂须在pH﹥4.5 、酚羟基树脂须在pH﹥9的溶液 中进行反应。 -COOH， -OH (酚羟基） 典型的交换反应：
8
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
3）强碱性阴离子交换树脂 有两种：一种含三甲胺基(Ⅰ型) 和一种含二甲基-
β-羟基-乙基胺基团 (Ⅱ型) 其交换能力与外界溶液的pH无关
9
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
4）弱碱性阴离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般宜
在pH﹤ 7的溶液中使用。 功能基团如下: 伯胺基团-NH2； 仲胺基团- NHR； 叔胺基团- N(R)2；
10
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
水性两大类： 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂： 其基质是人工合成的、与水结合力交换剂分类、合成、理化性能和测定方法 --离子交换剂分类
2）、多糖类（亲水性）离子交换剂： 其基质是天然的或人工合成的、与水结合力较大
的物质 常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交
（3）交换速度 （慢）
（4）选择性（高）
17
第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性 能和测定方法
五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (1)．粒度 ①有效粒径是指筛分树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，
而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。 ②均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径（d60%）
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第五节 树脂和操作条件的选择 3 离子交换吸附 3.2 离子强度 离子交换吸附应在很低的离子强度下进行。 缓冲液中的离子强度一般在10-50 mmol/L 由于离子强度越↓，吸附越↑，越难解吸，因
2) 弱酸性阳离子交换树脂 交换性能和溶液的pH有很大关系，羧酸阳离子树
脂须在pH﹥4.5 、酚羟基树脂须在pH﹥9的溶液 中进行反应。 -COOH， -OH (酚羟基） 典型的交换反应：
8
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
3）强碱性阴离子交换树脂 有两种：一种含三甲胺基(Ⅰ型) 和一种含二甲基-
β-羟基-乙基胺基团 (Ⅱ型) 其交换能力与外界溶液的pH无关
9
一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
4）弱碱性阴离子交换树脂 其交换能力与外界溶液的pH降低而增大，一般宜
在pH﹤ 7的溶液中使用。 功能基团如下: 伯胺基团-NH2； 仲胺基团- NHR； 叔胺基团- N(R)2；
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一、离子交换剂分类—离子交换树脂分类
水性两大类： 1）、树脂类（疏水性）离子交换剂： 其基质是人工合成的、与水结合力交换剂分类、合成、理化性能和测定方法 --离子交换剂分类
2）、多糖类（亲水性）离子交换剂： 其基质是天然的或人工合成的、与水结合力较大
的物质 常用的有纤维素、交联纤维素、交联葡聚糖、交
（3）交换速度 （慢）
（4）选择性（高）
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第二节 离子交换剂分类、结构、合成、理化性 能和测定方法
五、离子交换树脂的理化性能与测定方法 1、物理性能 (1)．粒度 ①有效粒径是指筛分树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，
而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。 ②均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径（d60%）
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弱碱性阴离子交换
常用的离子交换树脂
• 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸 基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；
• 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团；
• 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团， 如三甲胺基(N(CH3)3或二甲基-ß-羟基乙基胺基；
离子交换纤维素 树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳 离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类
特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大 、吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高
常用的离子交换纤维素有：
甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙 基纤维素
DEAE anion exchanger
单体：水扬酸、苯酚、甲醛经缩聚而成 • 多乙烯多胺-环氧氯丙烷树脂
离子交换树脂的理化性能
• 外观：球形、浅色为宜，粒度大小为16~60目>90%； • 机械强度：>90%； • 含水量：0.3~0.7g/g 树脂； • 交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换
容量或称表观交换容量（在某一条件下）； • 稳定性：化学稳定性、热稳定性； • 膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子
• 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污 染”现象（大分子不易洗脱）；
• 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比 表面积，以适应不同的分离要求。
• 常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的） 甲苯、四氯化碳；不良溶剂 长链醇（碳4-10 ） 煤油；高分子聚合物 聚苯乙烯、聚丙烯酸 酯
• 多糖基离子交换树脂
离子的水影化响半径离子交换的主要因素
半径较小的离子易吸附 离子的化合价
化合价愈高愈易吸附 溶液的pH
要综合考虑树脂及被分离物质的酸碱稳定性 树脂的交联度
交联度大，膨胀度小的树脂选择性较好。
树脂选择的参考
被分离物质 强碱 弱碱 强酸 弱酸
分子量大
树脂类型 弱酸型 强酸型 弱碱型 强碱型
交联度低
离子交换树脂的命名方法
CMC Cation Exchanger
葡聚糖凝胶离子交换树脂 骨架为葡聚糖凝胶，如sepharose、sephadex ，根据功能基团的不同，亦可分为阳离子交换 和阴离子交换树脂
命名方法：交换活性基团+骨架+原骨架编号 特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛
的功能，提高了分离的效率 常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：CM-sephadex
离子交换树脂的结构
骨架
酚醛树脂
聚乙烯树脂 活性基团
带有活性基团的网状高分子聚合物
OH + CH2O
CH=CH2 +
CH=CH2
CH=CH2
交联剂
酸性基团
—SO3H —COOH
碱性基团 —N+R3 —NR2
特殊基团
树脂的网络骨架
离子交换的分类
• 按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)（含酸性基团）和阴离子 交换树脂(anion exchange)（含碱性基团）。
的性质、介质的性质和浓度、骨架结构；
• 湿真密度：单位体积湿树脂的重量； • 孔度、孔径、比表面积
• 离子交换容量：单位质量的干离子交换 剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附 的一价离子的物质的量(mmol)。
滴定曲线：以单位质量 干离子交换剂加入NaOH 或HCl的量（mmol）为横 坐标，以平衡值为纵坐 标.
离子交换过程
• 离子交换过程是可逆多相化学反应
1 Z1
A1
1 Z2
A2
nsS
1 Z1
A1
1 Z2
A2
nsS
• 式中 A1，A2——液相中的离子
21离子交换法
21.1.基本概念
• 概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依 靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分 离的目的。
离子交换树脂的构成
离子交换树脂是一种不溶于酸碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物. • 具有三维空间离体结构的网络骨架 • 联接在骨架上的活性基团 • 活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）
C-25、DEAE-sephadex A-25等
其它离子交换树脂类型
• 两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂； • 均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树
脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好； • 螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的集团，既可
以形成离子键，又可以形成配位键；主要用于 脱除金属离子； • 多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性 强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用
• 具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴
阳离子交换剂:对阳离子具有交换能力,活性基团为酸性(带负电). 强酸性和弱酸性阳离子交换剂。 弱酸性阳离子交换剂在中性和碱性pH范围使用。
阴离子交换剂:对阴离子具有交换能力,活性基团为碱性(带正电).强碱性和弱碱性阴离子交 换剂.弱碱性阴离子交换剂在中性和酸性pH范围使用。
• 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺 ，碱性较弱；
新型离子交换树脂
• 大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附剂合成后（加入致 孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离子 通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝 胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象 ，从而强化了离子交换的功能；
，在分散相中进行聚合；缩聚法是基于缩合反应 的聚合过程； • 共聚法和均聚法（以单体分类）
共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合 均聚是指以一种单体进行聚合
几种主要的离子交换树脂制备方法
• 苯乙烯型离子交换树脂 单体：苯乙烯; 交联剂:二乙烯苯 酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季 铵，伯
、叔胺 • 丙烯酸-二乙烯苯羧基树脂 • 酚醛树脂
离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号
代号 0 1 2 3 4 5 6
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
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系
酚醛系 环氧系 乙烯哌啶系 脲醛系 氯乙烯系
21.2离子交换树脂的制备
• 加聚法和缩聚法（依聚合方法分类） 加聚是指具有一个或一个以上双键的单体为原料
常用的离子交换树脂
• 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸 基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；
• 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团；
• 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团， 如三甲胺基(N(CH3)3或二甲基-ß-羟基乙基胺基；
离子交换纤维素 树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳 离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类
特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大 、吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高
常用的离子交换纤维素有：
甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙 基纤维素
DEAE anion exchanger
单体：水扬酸、苯酚、甲醛经缩聚而成 • 多乙烯多胺-环氧氯丙烷树脂
离子交换树脂的理化性能
• 外观：球形、浅色为宜，粒度大小为16~60目>90%； • 机械强度：>90%； • 含水量：0.3~0.7g/g 树脂； • 交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换
容量或称表观交换容量（在某一条件下）； • 稳定性：化学稳定性、热稳定性； • 膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子
• 减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“有机污 染”现象（大分子不易洗脱）；
• 可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比 表面积，以适应不同的分离要求。
• 常用的致孔剂有：良溶剂（能与单体互溶的） 甲苯、四氯化碳；不良溶剂 长链醇（碳4-10 ） 煤油；高分子聚合物 聚苯乙烯、聚丙烯酸 酯
• 多糖基离子交换树脂
离子的水影化响半径离子交换的主要因素
半径较小的离子易吸附 离子的化合价
化合价愈高愈易吸附 溶液的pH
要综合考虑树脂及被分离物质的酸碱稳定性 树脂的交联度
交联度大，膨胀度小的树脂选择性较好。
树脂选择的参考
被分离物质 强碱 弱碱 强酸 弱酸
分子量大
树脂类型 弱酸型 强酸型 弱碱型 强碱型
交联度低
离子交换树脂的命名方法
CMC Cation Exchanger
葡聚糖凝胶离子交换树脂 骨架为葡聚糖凝胶，如sepharose、sephadex ，根据功能基团的不同，亦可分为阳离子交换 和阴离子交换树脂
命名方法：交换活性基团+骨架+原骨架编号 特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛
的功能，提高了分离的效率 常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：CM-sephadex
离子交换树脂的结构
骨架
酚醛树脂
聚乙烯树脂 活性基团
带有活性基团的网状高分子聚合物
OH + CH2O
CH=CH2 +
CH=CH2
CH=CH2
交联剂
酸性基团
—SO3H —COOH
碱性基团 —N+R3 —NR2
特殊基团
树脂的网络骨架
离子交换的分类
• 按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)（含酸性基团）和阴离子 交换树脂(anion exchange)（含碱性基团）。
的性质、介质的性质和浓度、骨架结构；
• 湿真密度：单位体积湿树脂的重量； • 孔度、孔径、比表面积
• 离子交换容量：单位质量的干离子交换 剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附 的一价离子的物质的量(mmol)。
滴定曲线：以单位质量 干离子交换剂加入NaOH 或HCl的量（mmol）为横 坐标，以平衡值为纵坐 标.
离子交换过程
• 离子交换过程是可逆多相化学反应
1 Z1
A1
1 Z2
A2
nsS
1 Z1
A1
1 Z2
A2
nsS
• 式中 A1，A2——液相中的离子
21离子交换法
21.1.基本概念
• 概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依 靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分 离的目的。
离子交换树脂的构成
离子交换树脂是一种不溶于酸碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物. • 具有三维空间离体结构的网络骨架 • 联接在骨架上的活性基团 • 活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）
C-25、DEAE-sephadex A-25等
其它离子交换树脂类型
• 两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂； • 均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树
脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好； • 螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的集团，既可
以形成离子键，又可以形成配位键；主要用于 脱除金属离子； • 多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性 强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用
• 具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴
阳离子交换剂:对阳离子具有交换能力,活性基团为酸性(带负电). 强酸性和弱酸性阳离子交换剂。 弱酸性阳离子交换剂在中性和碱性pH范围使用。
阴离子交换剂:对阴离子具有交换能力,活性基团为碱性(带正电).强碱性和弱碱性阴离子交 换剂.弱碱性阴离子交换剂在中性和酸性pH范围使用。
• 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺 ，碱性较弱；
新型离子交换树脂
• 大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附剂合成后（加入致 孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离子 通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝 胶树脂由于溶胀现象，产生的“暂时孔”现象 ，从而强化了离子交换的功能；
，在分散相中进行聚合；缩聚法是基于缩合反应 的聚合过程； • 共聚法和均聚法（以单体分类）
共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合 均聚是指以一种单体进行聚合
几种主要的离子交换树脂制备方法
• 苯乙烯型离子交换树脂 单体：苯乙烯; 交联剂:二乙烯苯 酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季 铵，伯
、叔胺 • 丙烯酸-二乙烯苯羧基树脂 • 酚醛树脂
离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号
代号 0 1 2 3 4 5 6
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
骨架名称 苯乙烯系 丙烯酸系
酚醛系 环氧系 乙烯哌啶系 脲醛系 氯乙烯系
21.2离子交换树脂的制备
• 加聚法和缩聚法（依聚合方法分类） 加聚是指具有一个或一个以上双键的单体为原料