第七章离子交换法

对H+离子的亲合能力强，不适用于强酸溶液，易用酸洗脱，选择性高，适用于 分离强度不同的有机碱
（2）阴离子交换树脂（活性交换基团为碱性，用于交换溶液中的阴离子）
强碱型： RN(CH 3)3在中性、酸性、碱性溶液中都可使用
弱碱型：R-NH2 R-NHCH3 RN(CH3)2 对OH-亲和力大，不易在碱 性溶液中使用
这类树脂含可逆的氧化还原基团，可与溶液中离子发生电子转 移反应，实现分离富集的作用 在树脂上进行氧化还原反应,而不引入杂质，提高产品纯度 （6）其它树脂（萃淋树脂、纤维交换剂等）
影响离子交换的主要因素
离子的水化半径 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
DEAE-sephadex A-25等
（1）阳离子交换树脂（活性基团为酸性，用于交换溶液中的阳离子）
强酸型： n R一SO3H
n R一SO3H + Mn+＝(R一SO3- ) nM +n H + 适用于酸性、中性和碱性溶液 弱酸型： n R一COOH，R－OH n R一COOH + Mn+＝(R一COO ) nM + nH +
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
四、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，在分 散相中进行聚合；缩聚法是基于缩合反应的聚合过程；
纤维交换剂 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
萃淋树脂
有机高分子大孔结构与 萃取剂的共聚物型树脂
— S O 3H — COOH 或 — OH
1— 14 6— 14
季 铵 碱 — N (C H 3)+O H 伯胺、仲胺或叔胺
0— 12 0— 9
— C H 2— N (C H 2C O O H ） 2
含氧化或还原基团
有机离子交换剂分类
分类
功能基团
使 用 pH 范围
凝 阳 离 子 强酸性阳离子交换树脂 胶 交 换 树 弱酸性阳离子交换树脂 型脂 树 阴 离 子 强碱性阴离子交换树脂 脂 交 换 树 弱碱性阴离子交换树脂
脂 螯合（离子交换）树脂
氧化还原（离子交换）树脂
大 阳离子交 强酸性阳离子交换树脂 孔 换树脂 弱酸性阳离子交换树脂 型 阴离子交 强碱性阴离子交换树脂 树 换树脂 弱碱性阴离子交换树脂 脂 螯合（离子交换）树脂
弱酸—弱 碱
—
1— 14 6— 14 0— 12 0— 9
弱酸—弱 碱
交换容量
（干） m m ol/g
4— 5 9
2.5— 4 5— 9
4— 5 —9 3— 4 —5
例：常用的离子交换纤维素有： 甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素（CMC)、二乙基
氨基乙基(DEAE)纤维素
DEAE anion exchanger
离子交 换树脂
母体(骨架) 活性基团
固定离子 可交换离子
R —SO3 H
母体 固定离子 可交换离子
树脂的网络骨架
三、离子交换树脂的种类和性质
1、离子交换剂的种类 无机离子交换剂： （1）天然沸石：交换水合氧化物
有机离子交换剂——即离子交换树脂 离子交换树脂：是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物， 网状结构的骨架部分一般很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。 在网的各处都有许多可被交换的活性基团。
某些比较复杂的分离问题。
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。
二、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）
树脂含有特殊的活性基团，可与某些金属离子形成螯合物，既可 以形成离子键，又可以形成配位键，适用于分离富集金属离子或 某些有机化合物树脂的特点：①是选择性高②交换容量低③制备 难度大，成本高
（4）大孔树脂 树脂内部有永久微孔，无论是湿态或干态比凝胶树脂有更多、 更大的孔道，表面积大，离子容易迁移扩散，富集速度快。 孔径平均为200Å—1000Å，适用于无机、有机离子，特别适用 于 大分子物质的分离。 可以应用于水体系和非水体系。 不需溶胀的情况下可以使用。 耐氧化、耐磨、耐冷热变化具有较高的稳定性。 （5）氧化还原树脂：
第七章 离子交换层析
ion exchange chromatography
一、基本概念
利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进 行分离的方法。是一种固—液分离法。
离子交换分离法特点： （1）分离效率高 （2）适用于带相反电荷的离子之间的分离，还可用于带相
同电荷或性质相近的离子之间的分离 （3）适用于微量组分的富集和高纯物质的制备 （4）方法的缺点是操作较麻烦，周期长。一般只用它解决
CMC Cation Exchanger
例：常用的凝胶离子交换树脂 骨架为琼脂糖凝胶、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 C-25、
— S O 3H — COOH 或 — OH 季 铵 碱 — N (C H 3)+O H 伯胺、仲胺或叔胺 — C H 2— N (C H 2C O O H ） 2
— C O O H 或 — S O 3H 季 铵 碱 — N (C H 3)+O H -或 伯胺、仲胺或叔胺 磷酸三丁酯与苯乙烯— —二乙烯苯聚合物
将阴离子树脂水化后，如RN+(CH3)3OH-所联的OH-可交换阴离子
交换反应：R-N(CH3 ) 3+OH
+
NO3-
＝
R-N(CH3
)
+ 3
NO3
+
OH
-
R—NH2 + H2O＝ R—NH3+OH- + H +
R—NH3+OH- + SO42- ＝ (R—NH3+ ) 2SO4 + OH –
（3）螯合树脂