内蒙古大学：《分析化学》课程教学资源（PPT课件）第八章 分析化学中的分离技术 第四节 离子交换分离法

第八章 一、离子交换与离子交换树 分析化学中的 脂 分离方法 二、离子交换亲和力与分离 效率 第四节 三、离子交换分离法的应用 离子交换分离法 下页 罐助 越回 2024/9/13

2024/9/13 第八章 分析化学中的 分离方法 一、离子交换与离子交换树 脂 二、离子交换亲和力与分离 效率 三、离子交换分离法的应用 第四节 离子交换分离法

、 离子交换与离子交换树脂 1.离子交换反应 离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相)之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。 阳离子交换反应： Resin-SO3H Na+Resin-SO3 Na +H Resin-SONa H+=Resin-SO H+Na 阴离子交换反应： Resin-N(CH3)3OH CI =N(CH3)3 CI +OH+ Resin-N(CH3)3 CI+OH =N(CH3)3OH+CI 2024/9/13 下页 返回

2024/9/13 一、离子交换与离子交换树脂 1.离子交换反应 离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。 阳离子交换反应： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na + 阴离子交换反应： Resin-N(CH3 ) 3OH + Cl- = N(CH3 ) 3 Cl + OH+ Resin-N(CH3 ) 3 Cl + OH- = N(CH3 ) 3 OH + Cl -

2.离子交换树脂 离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离 子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯 共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选 择性。 Resin-SO3H（氢型)树脂的酸性最强，其Resin-SO3 Na（钠型)比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生)。阴离子交换树脂的C型稳定。 离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理。 2024/9/13 返回

2024/9/13 2.离子交换树脂 离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离 子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯 共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选 择性。 Resin-SO3H（氢型）树脂的酸性最强，其Resin-SO3 Na （钠型）比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生）。阴离子交换树脂的Cl型稳定。 离子交换反应是一可逆反应。 离子交换树脂使用后需要进行再生处理

3.离子交换容量 离子交换树脂在交换反应中可交换离子的数目用交换容 量表示，单位mmol/g干树脂。 将离子交换树脂装入玻璃柱即构成离子交换分离柱，可 用来分离干扰离子。当淋洗液为中性水溶液时，干扰离子保 留在柱中。 离子交换反应是一可逆反应，被交换离子随淋洗液H 不同而在分离柱中移动，由于不同离子与离子交换树脂之间 的作用力不同，流出分离柱的时间不同而被分离。 般使用的离子交换树脂的粒度为50-100目。 2024/9/13 页 返回

2024/9/13 3.离子交换容量 离子交换树脂在交换反应中可交换离子的数目用交换容 量表示，单位m mol / g 干树脂。 将离子交换树脂装入玻璃柱即构成离子交换分离柱，可 用来分离干扰离子。当淋洗液为中性水溶液时，干扰离子保 留在柱中。 离子交换反应是一可逆反应，被交换离子随淋洗液pH 不同而在分离柱中移动，由于不同离子与离子交换树脂之间 的作用力不同，流出分离柱的时间不同而被分离。 一般使用的离子交换树脂的粒度为50-100目

二、离子交换亲和力与选择性系数 离子交换分离中的分配系数是组分离子在树脂上的浓 度与在溶液中的浓度之比，对阳离子M+,分配系数Kp为： Kp=CR-M CM" 分配系数K,反映了离子与树脂的亲和力大小。 不同离子对树脂的亲和力大小具有如下规律： 1)稀溶液中，离子电荷越大，亲和力越大； 2)相同电荷时，水合半径越小，亲和力越大； 2024/9/13 下页 返回

2024/9/13 二、离子交换亲和力与选择性系数 离子交换分离中的分配系数是组分离子在树脂上的浓 度与在溶液中的浓度之比，对阳离子Mn+ ，分配系数KP为： + − = M n R M P c c K 分配系数KP反映了离子与树脂的亲和力大小。 不同离子对树脂的亲和力大小具有如下规律： (1) 稀溶液中，离子电荷越大，亲和力越大； (2) 相同电荷时，水合半径越小，亲和力越大；

(3)多元素阴离子亲和力的顺序为： SO 2>C2O2>I>NO3>Cro2>Br>SCN>CI>Ac>F (4) H+对强酸性离子交换树脂的亲和力在Na+与Li计之间， 离子交换树脂的酸性越弱，H+与其亲和力越大； (5)OH对强碱性离子交换树脂的亲和力在Ac与F之间， 离子交换树脂的碱性越弱，OH与其亲和力越大； 当溶液中有多种离子可与树脂发生交换时： R-A +B+=R-B +A+ 此反应的平衡常数称为离子交换的选择性系数KA。 2024/9/13 返回

2024/9/13 (3) 多元素阴离子亲和力的顺序为： SO4 2->C2O4 2- >I->NO3 -> CrO4 2- > Br- > SCN- > Cl- > Ac- >F- (4) H+对强酸性离子交换树脂的亲和力在Na+与Li+之间， 离子交换树脂的酸性越弱，H+与其亲和力越大； (5) OH-对强碱性离子交换树脂的亲和力在Ac-与F -之间， 离子交换树脂的碱性越弱，OH-与其亲和力越大； 当溶液中有多种离子可与树脂发生交换时： R-A + B+ = R-B + A+ 此反应的平衡常数称为离子交换的选择性系数KB/A

三、离子交换分离法的应用 1.去离子水的制备 实验室用去离子水及锅炉用水的软化。采用串联的阳离子交换柱和 阴离子交换柱。 2.干扰组分的分离 如测定矿石中的铀时，为了除去其他金属离子的干扰，将矿旷石溶解 后处理成0.1moL的疏酸溶液，U(VD形成UO2(SO)2]2-或UO2(S04)34 ，在通过强碱性离子交换树脂时，被留在树脂上，金属离子则流出。之 后，将其破坏成为UO,+形式洗脱，回收率可达98% 3.痕量组分的富集 天然矿石中痕量钍的富集：钍在盐酸溶液中难以形成稳定的配位 离子，保留；共存的稀土则形成稳定的配位离子，被洗脱。 2024/9/13 返回

2024/9/13 三、离子交换分离法的应用 1.去离子水的制备 实验室用去离子水及锅炉用水的软化。采用串联的阳离子交换柱和 阴离子交换柱。 2.干扰组分的分离 如测定矿石中的铀时，为了除去其他金属离子的干扰，将矿石溶解 后处理成0.1mol/L的硫酸溶液，U(VI)形成[UO2 (SO4 )2 ] 2-或[UO2 (SO4 )3 ] 4- ，在通过强碱性离子交换树脂时，被留在树脂上，金属离子则流出。之 后，将其破坏成为UO2 +形式洗脱，回收率可达98% 3. 痕量组分的富集 天然矿石中痕量钍的富集：钍在盐酸溶液中难以形成稳定的配位 离子，保留；共存的稀土则形成稳定的配位离子，被洗脱

内容选择： 第一节概述 第二节沉淀分离法 第三节溶剂萃取分离法 第四节离子交换分离法 第五节膜分离技术与生物试样分离 结枣了 2024/9/13 上页 下页 返回

2024/9/13 内容选择： 第一节 概述 第二节 沉淀分离法 第三节 溶剂萃取分离法 第四节 离子交换分离法 第五节 膜分离技术与生物试样分离 结束