测定阳离子,阴离子干扰 测定阳离子,阳离子干扰 制备去离子水 分析用
阴离子交换树脂 阳离子交换树脂 颗粒粗(目数小) 颗粒细(目数大)
（2）预处理 晾干 —— 研磨——过筛——浸泡/转型 水浸泡（1—2d）—— 2—3倍 2mol/L HCl浸泡（ 1—2d）—— 水洗至中性—— 得H+阳离子交换树脂或Cl-阴离子交换树脂
电子交换树脂，含有氧化还原功能基团
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强碱型阴离子树脂
弱酸型阳离子树脂
弱碱型阴离子树脂
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交联度与交换容量
（1）交联度 树脂在合成中分子间相互连成网状结构称之“交联” 交联度=交联剂用量/反应物总量×100%
二乙烯基苯的质量 100% 二乙烯基苯和苯乙烯质量之和
交联度大，水胀性差，网眼小，交换速度慢，选择性好，机 械强度好。 交联度小，水胀性好，网眼大，交换速度快，选择性差，机 械强度差。 一般交联度4%～14%为宜
电解质溶液
半透膜 树脂 弹性凝胶
吸水 溶胀 唐南理论
A+RA+
CC-
唐南排斥
溶液中B+
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离子交换动力学
M ① ⑤ H
②
③ M -SO3H
④
与溶剂萃取相比，离子交换是在固相与液相之间完成，交换 速度比较慢，对分离效率的影响较大。一般的离子交换过程有五 个步骤： 溶液离子向树脂表面扩散（膜扩散）； 离子通过树脂表面向内部扩散（颗粒扩散）；“慢” 树脂内进行离子交换（交换反应）； 已交换离子从树脂内部向外扩散（颗粒扩散）；“慢”
特点：
（1）分离效率高 能用于带相反电荷离子分离，又能用于带相同 电荷及性质相近离子的分离 （2）应用广 既可用于分离，又可用于富集，还可用高纯物 制备及蛋白质、核酸、酶等生物活性物的纯化 （3）分离过程周期长、耗时多 所以仅用于解决分析中较困难的分离问题
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离子交换树脂的结构
Ion exchange resins
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穿透曲线与始漏（穿透）量
（break-through capacity）
C = C0
交界层
L 0 C/C0 C=0
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1.0
影响始漏量的因素
离子种类 —— 亲和力强,始漏量大
树脂颗粒大小 —— 细, 始漏量大
溶液流速 —— 大, 始漏量小
温度 —— 高, 始漏量大
交换柱形状 —— 一定量树脂, 柱细,始漏量大
C
Na+
K+
Ag+ 淋洗曲线
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t
始漏量 随着试液不断地流经柱子，交换了的树脂层越来越
厚，继续加试液于交换柱中，则流出液中开始出现未被 交换的离子．此时交换过程达到了“始漏点”，被交换 到柱上的离子的量(mmol)称为该交换柱在此条件下的 “始漏量”。 交换容量与始漏量： 交换柱的总交换容量大于始漏量。（由于达到始漏点 时，柱上还有未交换的树脂）。
也可依需要用NaCl，NaOH，NH4Cl或 Na2SO4等浸泡，使之转为相应的类型。
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（3）装柱：
玻璃、塑料： L = 10—30cm, φ=1.2～0.6cm （注意带水装）
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2、柱上操作 （1）交换 试液按一定流速流经交换柱。
（2）洗涤
用空白液（多用水），将上层残液及交换出的离子洗下去。 （3）洗脱（解析） 将置换上柱子的离子用淋洗剂（洗脱剂）置换下来。 一般：阳树脂——HCl溶液洗脱；
（3） 碱滴定法测定硼镁矿中的硼使用阳离子交换树脂 消除矿石中阳离子的干扰，测定流出液中H3BO3。 27
五、有机化合物的分离（包括农药残余和抗生素）
凡是在水溶液中能离解的有机化合物如羧酸、酚、 胺类等，可用离子交换法分离。羧基、酚基在pH值较 大时以—COO-,--O-形式存在，可被交换在阴离子交换 树脂；含氮有机化合物在pH较小时形成-NH3-、=NH2-、 =NH+ 而被阳离子交换树脂所交换。应该指出的是，在 交换分子量较大的有机离子时，一般要采用较小交联
③ 交换速度 ：螯合树脂与金属离子的交换过程较为缓慢，
这不仅与树脂交联度/孔径有关，而且与树脂母体的特性有关。 使用亲水性交换剂，或使用纤维状吸附剂，可能大幅度提高吸
附速度。
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螯合树脂的应用
使用优点：①操作容易；②可重复使用；③无需特殊试剂 等。在从大量共存离子中选择性地分离富集待测离子，以及在 去除重金属等环境污染物有广泛的应用。 1) 海水中的痕量元素：NH4＋型的Chelex-100螯合树脂，50 -100目，12柱。PH 7.5-8试液， < 5ml / min流速过柱。 Cd、 Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、U、Zn等20多种金属离子富集 在柱上。然后用2.5 mol / L HNO3洗脱，可用多种方法测定。 2) 环境中重金属污染物的分离和贵金属资源的回收： 巯基树脂可吸附环境水中的各种无机汞和有机汞，如Hg2＋ 、 CH3Hg2＋等， 用浓HCl洗脱后，然后用冷原子吸收法在F-732测 汞仪分析，灵敏度达0.1 ppb 。
四. 干扰组分的分离
（1） 重量法测定硫酸根： 当有大量Fe3+存在时，产生严重的共沉淀现象，而 影响测定。用阳离子交换树脂消除Fe3+的干扰，测定流 出液中HSO4- 。
（2 ）比色法测定钢铁中的Al3+或铸铁中Mg2+： 大量Fe3+干扰测定。可将试样溶解于9M的HCl溶液中， 使Fe3+以FeCl42-形式存在，然后以阴离子交换树脂消除 Fe3+ 的干扰，测定流出液中Al3+和Mg2+ .
离子交换分离法
定义及特点
离子交换剂的种类和性质
基本理论 基本操作 应用
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定义
离子交换法是利用溶液通过离子交换剂（离 子交换树脂）时发生在溶液和离子交换剂之间的
相同符号的离子交换作用而使离子分离的方法。
各种离子与离子交换树脂交换能力不同，被 交换到树脂上的离子可选用适当的洗脱剂依次洗 脱，从而达到分离目的
—SO3H 使用 pH 范围 pH > 2 pH > 6 pH >10
强酸型
弱酸型
—COOH —OH —N+(CH3)3Cl—N+H3 OH—N+H2R OH—N+HR2 OH-
阴离子交换树脂
交换基为碱性，阴离 子发生交换
强碱型
弱碱型
pH <12
pH < 4性交换树脂
度的树脂（1-4 %），这种树脂的网状结构较稀疏，
容易吸附大的离子，所以适合于有机碱、有机酸的分
离。
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六、在工业上的应用
工业盐酸的纯化：黄色Fe3+
从非极性或弱极性有机产品除去极性有机杂质。例 如从汽油、煤油、苯、甲苯中除去吡啶、酚、羧酸等 杂质。
药品食品工业中的脱盐，以及除去有毒的金属离子， 如砷、铅、汞、硫等。 电镀和胶片洗印废水处理：消除污染，回收贵金属
离子交换树脂
骨架 酚醛树脂
带有活性基团的网状高分子聚合物
OH + CH2O
交联剂
CH=CH2 CH=CH2
聚乙烯树脂
+ CH=CH2
活性基团
酸性基团
—SO3H —COOH
碱性基团
—N+R3 —NR2
特殊基团
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聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂 R-SO3H + M+ = R-SO3M + H+
CH=CH2 + CH=CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH=CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2
牛奶中重金属离子的分离富集。
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七．螯合树脂
螯合树脂是一种对金属离子具有选择性吸 附能力的离子交换树脂。它以高选择性和稳定 性在痕量分析方面具有独特的作用。
螯合树脂在其功能团中常含有O、N、S、P和 As等原子，它们与金属离子往往形成多配位络 合物。
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螯合树脂的分类（按螯合基团分 ）
亚氨基二乙酸型树脂 8-羟基喹啉型树脂和8-氨基喹啉型树脂 水杨酸型 冠醚型 从分离的角度看，高选择性的螯合树脂 是离子交换树脂的发展方向。例如，新合 成的氨羧型LZ-85树脂能选择性地从大量钴 31 中分离出微量镍。
阴树脂——HCl、NaCl或NaOH等。
（4）再生（转型） 使树脂回复至交换前形式（有时洗涤过程即再生过程）
强酸型阳离子交换树脂分离示例
Cl-, K+, Na+, Ag+ 的分离
游离状态
K：亲和力
H+ < Na+ < K+ < Ag+
交换反应
H2O
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洗脱
H+ < Na+ < K+ < Ag+
前 一 状 态
聚合
交联剂
交联作用
CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH2 CH CH2
磺化
H2SO 4 CH SO 3H CH2 CH CH2 SO 3H CH CH2 CH
活性基 团
SO 3H
SO 3H CH2 CH CH2
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离子交换树脂的分类
阳离子交换树脂
交换基为酸性，H+ 与阳离子交换
依据活性基团分类
（4）稀土元素的亲和力随原子序数增加而减小。
２.强碱型阴离子交换树脂
F-<OH-<Ac-<HCOO-<Cl-<NO2-<CN-<Br-<C2O42-
<NO3-<HSO4-<I-<CrO42-<SO42-<柠檬酸根
离子交换分离操作