分子筛离子交换问题

① 浅谈沸石分子筛的性能

分子筛是一类具有均匀微孔，主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂或薄膜类物质，其孔径与一般分子大小相当，据其有效孔径来筛分各种流体分子。沸石分子筛是指那些具有分子筛作用的天然及人工合成的晶态硅铝酸盐。

沸石分子筛的性能

1、吸附性能

沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”，当流体流过时，流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面，在表面产生分子浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的。由于吸附不发生化学变化，只要设法将浓聚在表面的分子赶跑，沸石分子筛就又具有吸附能力，这一过程是吸附的逆过程，叫解析或再生。由于沸石分子筛孔径均匀，只有当分子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附，所以沸石分子筛对于气体和液体分子就犹如筛子一样，根据分子的大小来决定是否被吸附。由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性，能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用，或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。

2、离子交换性能

通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属，它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。离子在一定的条件下，如水溶液或受较高温度时比较容易迁移。

在水溶液中，由于沸石分子筛对离子选择性的不同，则可表现出不同的离子交换性质。金属阳离子与沸石分子筛的水热离子交换反应是自由扩散过程。扩散速度制约着交换反应速度。

3、催化性能

沸石分子筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构，并具有较大比表面积。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用。这些特性使它成为性能优异的催化剂。多相催化反应是在固体催化剂上进行的，催化活性与催化剂的晶孔大小有关。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时，催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用，呈现了择形催化性能，这一性能使沸石分子筛作为催化新材料具有强大生命力。

② 通过离子交换法可以将金属引入沸石筛骨架吗

金属离子进入沸石骨架的方法有如下几种：
1.原位合成。即在沸石合成时引入金属回阳离子，则答在沸石骨架中引入金属阳离子来充当正电位来平衡骨架电荷。
2.浸渍。即将沸石做成一定的形状，用金属阳离子溶液来浸泡，靠毛细管压力将金属离子渗透到内部。
3.离子交换。即利用沸石分子筛的通性-离子交换性，用金属离子溶液与沸石原粉进行离子交换。
目前，用得最多的可能是离子交换法，主要原因是1.操作简单；2沸石离子交换可与与改性同时进行，它们之间有相通性。其次离子交换效果好。
至于说到表征我们一般就是分析粉体中阳离子含量。比如NaY沸石想引入La离子，则在交换完成后分析粉体中的La2O3含量。 另外较为先进的就是利用分子探针分析其在骨架上的分布情况，不过我们还未做过。
这方面成功的例子不少，如NaA沸石中引入K、Ca，NaY沸石中引入稀土离子，ZSM-5分子筛中引入Pt、Pd、Zn等等。

③ 离子交换层析速问速答

离子交换层析是一种基于样品的带电性质进行分离的技术，主要用于蛋白纯化。以下为离子交换层析的问答，旨在深入理解该技术。

01、离子交换层析分为哪几种？

离子交换层析根据配基的不同，主要分为阳离子交换层析和阴离子交换层析。阳离子交换柱可以吸附带正电荷的蛋白，而阴离子交换柱则吸附带负电荷的蛋白。

02、如何选择阳离子还是阴离子？

蛋白是两性分子，具有等电点（PI）。当缓冲液的PH值低于蛋白的等电点（PI），蛋白带正电荷时，应选择阳离子交换柱；反之，当PH值高于等电点（PI），蛋白带负电荷时，选择阴离子交换柱。

03、强和弱离子交换剂的区别？

强离子交换剂在PH范围内载量恒定，弱离子交换剂载量随PH变化。优先使用强离子交换剂，若选择性不足，尝试使用弱离子交换剂。

04、如何选择缓冲液的PH值？

建议使用PH 6-8的中性缓冲液。通常，选择与等电点相差1个PH值的缓冲液作为初始尝试。为了达到最佳分离效果，通常需要进行PH条件的摸索。

05、若不知道蛋白的等电点？

大多数蛋白的等电点低于PH 7，可以使用Q柱进行尝试，缓冲液使用PH 7。也可以选择离子交换试剂盒进行摸索。

06、缓冲液的配置？

请参照说明书，注意在添加氯化钠后调整PH。

07、初次实验的标准条件？

开始使用缓冲液A：20-50 mM，洗脱缓冲液B：20-50 mM + 1M NaCl。

08、样品未结合？

可能原因包括：样品盐浓度太高、PH优化不足、缓冲液含有带电物质（如去垢剂）、柱效下降。解决方法包括CIP清洗。

09、结合后无法洗下？

尝试增加洗脱液盐浓度、评估蛋白稳定性、优化PH值。

10、纯度不足？

解决方法包括：采用线性梯度洗脱、优化缓冲液条件、使用更高分辨率产品、增加分子筛、疏水等多步纯化。

④ 4A分子筛的性质功能

离子交换性能----软化水质功能： 4A分子筛骨架中的每一个氧原子都为相邻的两个四面体所共有，这种结构形成了可为阳离子和水分子占据的大晶穴，而且这些阳离子和水分子有较大的移动性，可进行阳离子交换和可逆脱水。4A分子筛的离子交换是在带有铝离子的骨架上进行的，每一个铝离子所带的一个负电荷，不仅可以结合钠离子，也可以结合其它阳离子。钙、镁离子可以进入原来钠离子占据的大晶穴，将4A分子筛中的钠离子替换下来----即4A分子筛中的钠离子可进行离子交换，可与硬水中的Ca2+、、Mg2+离子进行交换，从而达到软化水质的目的。 4A分子筛结合钙镁离子的速度比三聚磷酸钠慢，且与镁离子的结合能力较弱。但4A分子筛可将水溶液中少量有害的重金属离子（如Pb2+、Cd2+、Hg2+）能很容易快速除去，对净化水质有着十分重要的意义。 对表面活性剂的吸附性----载液功能： 由于4A分子筛晶体的孔穴结构，加上微粒具有很大的比表面积，所以4A分子筛的吸附性能很强。 对非离子表面活性剂的吸附，4A分子筛是NTA(次氨基三乙酸盐)和碳酸钠的3倍，是三聚磷酸钠（STPP）和硫酸钠的5倍，这个性质对于在附聚成型生产高浓缩洗衣粉中配入更多的表面活性剂，制得洗涤和流动性能好的产品很有意义。通过实验，4A分子筛的液体携带量≥30%，在洗衣粉生产过程中加入4A分子筛，可增加材料流动性，调节粘度，制得产品外观、流动性和抗结块性能力好的产品。 去污力：通过实验对含不同助剂同一配方，改变助剂比较其去污力，发现20%的STPP、20%的分子筛、4%的聚合物去污效果与40%的STPP相当，在无磷配方中20%的分子筛中加入10%的碳酸钠和4.5%的聚合物，可得到去污力十分理想的产品。 抗再沉积性：4A分子筛具有良好的油污附着力，当碳酸钠、CMC、硅酸钠和硫酸钠等助剂中加入沸石后，明显减少尼龙布对油污的吸附。沸石的粒度在0.4-1.0μm时，其分散性比较好，可以防止在织物上附着。 虽然4A分子筛的分散能力不如STPP，但通过与聚丙烯酸钠复配可以解决其对污垢的分散问题。 与其他助剂的配伍性： 4A分子筛与其他助剂得当可以使其性能互补，4A分子筛对污垢的分散性及对硬度离子的螯合性不如STPP，但4A分子筛与STPP混用，去污力可达到单一用STPP的效果。这是因为STPP能自固体表面快速络合钙镁离子，并通过水介质传给4A分子筛。4A分子筛结合镁离子能力差，可通过在分子筛中复配硅酸盐、碳酸盐得到补偿。 PH缓冲作用：4A分子筛呈碱性，1%的水溶液PH在11.0，因此具有一定的缓冲碱度。 安全性：4A分子筛无毒，对人体高度安全。对眼睛、皮肤无刺激，不会导致过敏，使用安全可靠。在洗涤后沉积于土壤中，不造成污染，而且还可以改良土壤，4A分子筛对生态无不良影响。

⑤ NaY分子筛如何进行NH4离子交换

NaY分子筛对NH4+的吸附（离子交换）属于化学吸附

反应方程式及机理如下图所示：

有疑问可以追问。