阳离子交换树脂在前面 主要原因是因为水中的弱碱性阴离子在和阴离子树脂交换时专置换出氢氧根离子,属阻止交换继续进行,而先经过阳离子交换树脂后能置换出氢离子, 再经过阴离子交换树脂时置换出来的氢氧根离子会和氢离子结合成水,不会影响继续交换。 还有就是因为阴离子交换树脂容易被污染,阳离子抗污染能力要好一点。
B. 简述离子交换色谱法
离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)
离子色谱分析法出现在20世纪70年代,80年代迅速发展起来,以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象。
离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂,树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心,待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换,形成离子交换平衡,从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心,并随着流动相的运动而运动,最终实现分离。
表达式
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数,其表达式为:
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度,[X + ]表示游离于流动相中的离子浓度
分离原理
离子交换色谱(ion exchange chromatography,IEC)以离子交换树脂作为固定相,树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时,组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。
阳离子交换:
阴离子交换:
式中"--"表示在固定相上,Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数,Z+和X-代表被分析的组分离子。M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。
离子交换反应的平衡常数分别为:
阳离子交换:
阴离子交换:
平衡常数K值越大,表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。由于不同的物质在溶剂中离解后,对离子交换中心具有不同的亲合力,因此具有不同的平衡常数。亲合力大的,在柱中的停留时间长,具有高的保留值。
固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树脂。目前常用的离子交换树脂分为三种形式,一是常见的纯离子交换树脂。第二种是玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂,第三种为大孔径网络型树脂。它们各有特点,例如第二种树脂有很高的柱效,但它的柱容量不大;第三种树脂适用于非水溶液中物质的分离,因为它们的孔径和内表面积大,不需要用水溶胀,便可满意地使用。
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成:
其中,二乙烯基苯起了交联和加牢整个构型的作用,其含量决定了树脂交联度大小。交联度一般控制在4%~16%范围内,高度交联的树脂较硬而且脆,也较渗透,但选择性较好。在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离于基团。
按结合的基团不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂上具有与样品中阳离子交换的基团。阳离子交换树脂又可分为强酸性和弱酸性树脂。强酸性阳离子交换树脂所带的基团为磷酸基(一),其中和有机聚合物牢固结合形成固定部分,是可流动的能为其他阳离子所交换的离子。
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。
阴离子交换树脂属强碱性,它是由有机聚合物骨架和一季胺碱基团所组成,它带有正电荷。而与相反的是可以移动的部分,它能被其它阴离子所交换
流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液,有时也使用有机溶剂如甲醇,或乙醇同水缓冲溶液混合使用,以提供特殊的选择性,并改善样品的溶解度。
离子交换色谱所用的缓冲液,通常用下列化合物配制:钠、钾、被的柠檬酸盐,磷酸盐,甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等。
C. 阴离子交换柱流出水的电导率为什么远小于阳离子交换柱流出水
阴离子交换柱和阳悉局皮离子交换柱都是常见的离子交换色谱柱,但是它们的工作原理和流出水的离子种类不同,因此流出水的电导率也不同。
在阴离子交换柱中,固定相通常是带有正电荷的树脂,它可以吸附带有负电荷的阴离子。当样品溶液通过柱子时,阴离子会被树脂吸附,而流出水中的离子主要是未被吸附的阳离子。因此,阴离子交换柱流出水的电导率远小于阳离子交换柱流出水。此外,阴离子交换柱的流出水通常需要用碱性溶液进行洗脱,这些碱性离子也会降低流出水的电导率。
相比之下睁差,阳离子交换柱中的固定相是带有负电荷的树脂,它可以吸附腊郑带有正电荷的阳离子。当样品溶液通过柱子时,阳离子会被树脂吸附,而流出水中的离子主要是未被吸附的阴离子。因此,阳离子交换柱流出水的电导率通常比阴离子交换柱高。
总之,阴离子交换柱和阳离子交换柱的工作原理不同,导致它们流出水的离子种类和电导率也不同。
D. 离子交换柱的工作原理
离子交换柱的工作原理:
采用离子交换方法,可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除。
以氯化钠(NaCl)代表水中无机盐类,水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达:
1、阳离子交换树脂:R—H+Na+→R-Na+H+
2、阴离子交换树脂:R—OH+CL-→R-CL+OH+
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成:
RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O
由此可看出,水中的Nacl已分别被树脂上的H+和OH-所取代,而反应生成物只有H2O,故达到了去除水中盐的作用。
离子交换柱(ion exchange column)是用来进行离子交换反应的柱状压力容器。充填有离子交换树脂的细长管柱。可由玻璃、不锈钢、有机玻璃等不被所用的流动相腐蚀的材料制成。离子交换柱(混床)的分类:混床按再生方式分可分为体内再生混床、体外再生混床、阴树脂外移再生混床三种。
离子交换柱的分类:
混床按再生方式分可分为体内再生混床、体外再生混床、阴树脂外移再生混床三种。
1、体外再生混床适合小流量、对环保有严格要求的企业。但由于体外再生式混床配套设备多,操作复杂,现在已很少使用。
2、体内再生混床和阴树脂外移再生混床适合大流量,有专门的水处理操作人员及废水处理的场合。体内再生混床在运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出设备以外,且阳、阴树脂同时再生,因此所需附属设备少,操作简便。
3、阴树脂外移再生混床:阴树脂外移再生式混合床及其配套的阴树脂再生柱基本构造与小型逆流再生固定床大致相同,阴树脂再生柱厚度较混合床小,所需的膨胀高度为树脂层高度的50%~60%,故再生柱可较低,但一般为统一起见做成与混合床相同。
E. 阴离子为什么要设置在阳离子之后
阳树脂是先吸附水中钙-镁-钠离子,在经过阴树脂,这样一来阴树脂寿命就长。
1)阴离子交换树脂失效再生时,是用NaOH再生的,如果阴床放在前面,那么再生剂中的OH-离子再生时,被吸附在阴树脂上,在运行时遇到水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Fe3+等产生反应,其结果是生成Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Ca(HSiO3)2等的沉淀,附着在阴树脂的表面,阻塞和污染树脂,阻止其继续进行离子交换,而且难以清除。
2)阴离子交换树脂的交换容量比阳离子交换树脂低得多,又极易受到有机物的污染,因此,如果阴床放在阳床之前,势必有更多机会遭受到有机污染,交换容量还会更低,对脱盐水处理不利。
3)脱盐水处理最难点之一是除去水中的硅酸根HSiO3-,是由强碱阴离子交换树脂去除的。但是硅酸根HSiO3-在碱性水中是以盐型NaHSiO3存在的,而HSiO3-在酸性水中是以硅酸(H2SiO3)形式存在的。强碱阴离子交换树脂对于硅酸的交换能力要比硅酸盐的交换能力大得多,即最好是在酸性水的情况下进行交换,而阳离子交换塔的出水刚好是呈酸性的水,因此,阴床设置在阳床之后,对去除水中的硅酸根十分有利。4)离子交换树脂的交换反应有可逆现象存在。这是反离子作用,所以要有很强的交换势,离子交换才比较顺利。把交换容量大的强酸阳树脂放在第一级,交换下来的H+迅速与水中的阴离子生成无机酸,再经过阴离子树脂交换下来的OH-,是H+与OH-生成水,消除了反离子影响,对阴离子交换反应十分有利。
F. 什么是阴离子交换柱
你好,
阴离子交换器 又叫阴床,作用是用阴树脂中的氢氧根交换掉水中版的其他阴离子。混合权物通过阴离子交换柱,阴离子可以被吸附从而与其他物质分开,一般来说,阴离子交换柱的吸附剂应该呈阳性
离子交换器分为:钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类,。离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理,工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合,还可用于食品药物的脱色提纯,贵重金属、化工原料的回收,电镀废水的处理等。
有机玻璃离子交换装置耐腐蚀、无色透明、适用于食品、医药、制糖及电子工业小规模纯水制备。碳钢衬胶离子交换装置具有制水量大、强度高、成本低等特点,适用于大型锅炉软化水及大规模纯水制备。
希望有所帮助
G. 去离子水的制备中,阴离子柱在前阳离子柱在后会产生什么影响
交换出来的OH-与水中的阳离子等沉淀,影响离子交换树脂的使用
H. 强离子交换柱和弱离子交换柱的区别
阴树脂和阳树脂有什么不同?
交换原理:
阴离子交换树脂体内含有大量的碱性基团,是通过氯来与水中的杂质交换,而阳离子交换树脂则含有大量的酸性基团,是通过钠离子或者氢离子与水中的杂质进行交换。
交换顺序:
1、混床树脂的交换顺序一般是先阳离子,然后才是阴离子,阳离子交换树脂会释放出酸性基团,而阴离子交换树脂则会释放出碱性基团,两者中和,成为纯水。
2、离子所带有的电荷多,就容易被树脂吸附,而所带有的电荷较少,则比较难吸附。
3、如果带有相同电荷量的离子,原子序数大的元素,形成离子的水合半径小,较易被吸着。
温度:
阳离子交换树脂的耐温性比较好,所以一般阳离子交换树脂的使用温度或者储存温度都要比阴离子交换树脂高一些。
预处理:
阴阳离子交换树脂的功能基团不同,所以树脂预处理时使用的溶液也不同,阴阳树脂在使用饱和食盐水浸泡18-20小时之后,使用清水清洗干净。
阴树脂使用浓度为5%的氯化氢进行浸泡4-8小时,清洗干净,再使用浓度在2%-4%左右的氢氧化钠浸泡4-8小时,清洗至中性即可。
而阳树脂则使用浓度在2%-4%左右的氢氧化钠浸泡2-4小时,清洗干净后,使用浓度为5%的氯化氢进行浸泡4-8小时,清洗至中性即可。
I. 制备去离子水实验,为什么阴阳离子交换柱要放在最后边,放在最前边会怎么样
前面的柱子是去除一些大颗粒杂质,而后面的阴阳离子交换柱子是去除一下粒径较小的离子杂质。
如果 交换 则前面的柱子没有起任何作用,而离子交换柱子要承担即去除大颗粒有去除小粒径的双重作用,这样离子交换柱子很快就会报废,用坏了!
J. 离子交换色谱法的阳离子滞留顺序
先通阳离子,缺困因为阳离子交换柱吸收阳离子释放H+,随后在阴离子柱吸收阴离子释答激放OH-,H+与OH-结合成水。
若先通阴离子,则生成的伏举念OH-与阳离子生成沉淀,污染阴离子柱。