1. 什麼是表面吸附作用,離子交換吸附作用和專屬吸附作用
表面吸附作用來指的是在固體源表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。
2. 離子劑是什麼
凡是能夠進行離子交換的這類物質都稱為離子交換劑。離子交換劑分無機質類和有機質類兩大類。無機質類又可分天然的——如海綠砂;人造的——如合成沸石。有機質類又分碳質和合成樹脂兩類。其中碳質類如磺化煤等;合成樹脂類分陽離子型——如強酸性和弱酸性樹脂;陰離子型——如強鹼性和弱鹼性樹脂、兩性樹脂和螯合樹脂等類。
能與溶液中的離子進行等當量交換反應的物質,常指用於離子交換操作的一類不溶、不熔的細粒固體。還可用作溶液中非電解質溶質的吸附劑和某些有機化學反應的催化劑。它的干品還用作有機液體的脫水劑。
3. 什麼是離子交換劑
凡是能夠進行離子交換的這類物質都稱為離子交換劑.離子交換劑分無機質類和有機質版類兩大類。無機質類又可分天然權的——如海綠砂;人造的——如合成沸石。有機質類又分碳質和合成樹脂兩類。其中碳質類如磺化煤等;合成樹脂類分陽離子型——如強酸性和弱酸性樹脂;陽離子型——如強鹼性和弱鹼性樹脂、兩性樹脂和螯合樹脂等類。
4. 吸附層析法的吸附劑
層析用硅膠為一多孔性物質,分子中具有硅氧烷的交鏈結構,同時在顆粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強弱與硅醇基的含量多少有關。硅醇基能夠通過氫鍵的形成而吸附水分,因此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。若吸水量超過17%,吸附力極弱不能用作為吸附劑,但可作為分配層析中的支持劑。對硅膠的活化,當硅膠加熱至100~110℃時,硅膠表面因氫鍵所吸附的水分即能被除去。當溫度升高至500℃時,硅膠表面的硅醇基也能脫水縮合轉變為硅氧烷鍵,從而喪失了因氫鍵吸附水分的活性,就不再有吸附劑的性質,雖用水處理亦不能恢復其吸附活性。所以硅膠的活化不宜在較高溫度進行(一般在170℃以上即有少量結合水失去)。
硅膠是一種酸性吸附劑,適用於中性或酸性成分的層析。同時硅膠又是一種弱酸性陽離子交換劑,其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子,當遇到較強的鹼性化合物,則可因離子交換反應而吸附鹼性化合物。 氧化鋁可能帶有鹼性(因其中可混有碳酸鈉等成分),對於分離一些鹼性中草葯成分,如生物鹼類的分離頗為理想。但是鹼性氧化鋁不宜用於醛、酮、醋、內酯等類型的化合物分離。因為有時鹼性氧化鋁可與上述成分發生次級反應,如異構化、氧化、消除反應等。除去氧化鋁中絢鹼性雜質可用水洗至中性,稱為中性氧化鋁。中性氧化鋁仍屬於鹼性吸附劑的范疇,本適用於酸性成分的分離。用稀硝酸或稀鹽酸處理氧化鋁,不僅可中和氧化鋁中含有的鹼性雜質,並可使氧化鋁顆粒表面帶有NO3一或CI一的陰離子,從而具有離於交換劑的性質,適合於酸性成分的層析,這種氧化鋁稱為酸性氧化鋁。供層析用的氧化鋁,用於拄層析的,其粒度要求在100~160目之間。粒度大子100目,分離效果差:小於160目,溶濃流速大慢,易使譜帶擴散。樣品與氧化鋁的用量比,一般在1:20~50之間層析柱的內徑與柱長比例在1:10-20之間。
在用溶劑沖洗柱時,流速不宜過快,洗脫液的流速一般以每半~1小時內流出液體的毫升數與所用吸附劑的重量(克)相等為合適。 活性炭是使用較多的一種非極性吸附劑。一般需要先用稀鹽酸洗滌,其次用乙醇洗,再以水洗凈,於80℃乾燥後即可供層析用。層析用的活性炭,最好選用顆粒活注炭,若為活性炭細粉,則需加入適量硅藻土作為助濾劑一並裝柱,以免流速太慢。活性炭主要且於分離水溶性成分,如氨基酸、糖類及某些甙。活性炭的有為吸附作用,在水溶液中最強,在有機溶劑中則較低弱。故水的洗脫能力最弱,而有機溶劑則較強。例如以醇-水進行洗脫時,則隨乙醇濃度的遞增而洗脫力增加。活性炭對芳香族化合物的吸附力大於脂肪族化合物,對大分子化合物的吸附力大於小分子化合物。利用這些吸附性的差別,可將水溶性芳香族物質與脂肪族物質分開,單糖與多糖分開,氨基酸與多肽分開。
5. 離子交換樹脂和吸附樹脂的結構有什麼區別
離子交換樹脂出三部分組成:一是網狀結構的高分子骨架.二是連接在骨架上的功能基團,三是和功能基帶相反電荷的可交換離子。三者互為依存、統一於每粒離子交換的珠體之中。離於交換樹脂作為商品,它在運輸、貯藏和使用時往往部含一定量的水份,因此水分子充滿於每粒離子交換樹脂的骨架、功能基和反離子之間。
採用常規的懸浮聚合方法,可製得凝膠型的離子交換樹脂,產品一般是透明的、無孔的,樹脂吸水後樹脂相內產生微孔。採用制孔技術可製得大孔型離子交換樹脂,它不同於凝膠樹脂,不論大孔樹脂是處於干態或濕態、收縮或溶脹,都存在著比凝膠型樹脂更多、更大的孔道,比表面也就更大,有利於離子的遷移擴散,提高交換速率和工作效率
與離子交換樹脂相比較,吸附樹脂的組成中不存在功能基及功能基的反離子,它類似於不含功能基及功能基反離子的大孔樹脂,在製造時往往投入更多的交聯劑和更嚴格地選用致孔劑,以合成具有更大比表而積的不同孔徑、不同孔容和不同比表面積的吸附樹脂。
根據所帶的功能基的特性,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和其它樹脂。帶有酸性功能基、並能與陽離子進行交換的稱為陽離子交換樹脂,帶有鹼性功能基並能與陰離子進行交換的稱為陰離子交換樹脂。基於功能基上酸、鹼有強弱之分,離子交換樹脂又可細分為強酸性(一SO,H)、中強酸(一PO(OH))及弱酸性(—COOH)、強鹼(一N+R,Cl)、弱鹼性(一NH,,—NRH,-NR)離子交換樹脂。在強鹼性離子交換樹脂中將含有[(N+(CH2)C1)]的樹脂叫強鹼I型樹脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0HD]的樹脂叫強鹼Ⅱ型樹脂。帶有鰲合基、氧化還原基、陽陰兩性基的樹脂;分別稱為鰲合樹脂、氧化還原樹脂和兩性樹脂。上述樹脂通常都用酸、鹼、鹽再生,而弱酸弱鹼的兩性樹脂可用熱水再生,故弱酸弱鹼的兩性樹脂又稱熱再生樹脂.
吸附樹脂可以大體上分為非極性吸附劑、中極性和強極性吸附劑三大類。非極性吸附樹脂是偶極矩很小的單體聚合製得並不帶任何功能基的吸附樹脂。苯乙烯——二乙烯苯體系的吸附劑是非極性吸附樹脂的代表。這類非極性吸附樹脂的孔表面的疏水性很強,最適於從極性溶劑(如水)中吸附非極性的有機物。中極性吸附材脂是含酯基的吸附樹脂。例如,丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與雙甲基丙烯酸乙二醇酯等交聯劑共聚的吸附劑,其孔表面疏水和親水部分共有,既可用於極性溶劑中吸附非極性物質,也可用於非極性溶劑中吸附極性物質。強極性(或稱極性)吸附樹脂是指含醯氨基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹脂,它適用於非極性溶劑中吸附極性物質。有時,將含氮、氧、硫等配體的離子交換樹脂也稱為強極性吸附樹脂,因此,離子交換樹脂和強極性吸附樹脂之間沒有嚴格的界限。
6. 分離天然產物常用的吸附劑有哪些,各有何特點
硅膠:色譜用硅膠為一多孔性物質,分子中具有硅氧烷的交鏈結構,同時在顆粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強弱與硅醇基的含量多少有關。硅醇基能夠通過氫鍵的形成而吸附水分,因此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。
硅膠是一種酸性吸附劑,適用於中性或酸性成分的層析。同時硅膠又是一種弱酸性陽離子交換劑,其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子,當遇到較強的鹼性化合物,則可因離子交換反應而吸附鹼性化合物。所以硅膠是一種普適的吸附劑。 氧化鋁:
鹼性氧化鋁:對於分離一些鹼性中草葯成分,如生物鹼類的分離頗為理想。不宜用於醛、酮、酸、內酯等類型的化合物分離。因為有時鹼性氧化鋁可與上述成分發生次級反應,如異構化、氧化、消除反應等。 中性氧化鋁:仍屬於鹼性吸附劑的范疇,可適用於酸性成分的分離。 酸性氧化鋁:適合於酸性成分的層析。
對於硅膠、氧化鋁等極性吸附劑來講,則有下列特點:
1)對極性物質具有較強的親和能力,極性強的溶質被優先吸附;
2)溶劑極性越弱,則吸附劑對溶質的吸附能力越強。反之,溶劑的極性越強,則吸附劑對溶質的吸附能力越弱;
3)洗脫:被硅膠、氧化鋁等吸附的溶質,可以再加入極性較強的溶劑,使其被該溶劑置換從而洗脫下來。
活性炭:非極性吸附劑
活性炭主要用於分離水溶性成分,如氨基酸、糖類及某些甙。
吸附特點:對非極性物質具有較強的親和能力,極性弱的溶質被優先吸附;
溶劑的極性越強,則吸附劑對溶質的吸附能力越強;反之,溶劑極性越弱,則吸附劑對溶質的吸附能力越弱。因此,活性炭的吸附作用,在水溶液中最強,在有機溶劑中則較弱。所以,溶劑極性降低,活性炭對溶質的吸附郁能力也隨之降低。 聚醯胺:氫鍵吸附(半化學吸附)
聚醯胺是由醯胺聚合而成的高分子物質,分子內存在著很多醯胺基(-CONH) ,可與酚、酸、硝基化合物、醌類等形成氫鍵,因而產生吸附作用。 吸附作用的特點:
① 形成氫鍵的基團數目越多,則吸附能力越強。
② 成鍵位置對吸附能力也有影響。易形成分子內氫鍵者, 其在聚醯胺上的吸附響應減弱。
③ 分子中芳香化程度高者,則吸附性增強;反之,則減弱。
一般情況下,各種溶劑在聚醯胺柱上的洗脫能力由弱致強的大致順序如下: 水—甲醇—乙醇—氫氧化鈉水溶液—甲醯胺—二甲基甲醯胺—尿素水溶液 大孔吸附樹脂:
大孔吸附樹脂一般為白色球形顆粒,通常分為極性和非極性兩類。
大孔吸附樹脂是吸附性和分子篩性相結合的分離材料。吸附性是由范德華引力或氫鍵引起的。分子篩是由於其本身多孔性結構產生的。 特點:
①一般非極性化合物在水中易被非極性樹脂吸附, 極性化合物在水中易被極性樹脂吸附。
②化合物的分子量、極性、能否形成氫鍵等都影響其與大孔樹脂的吸附作用。分子量小、極性小的化合物與非極性大孔樹脂吸附作用強。
7. 吸附色譜中常用的吸附劑種類及其應用范圍和原理
吸附劑的種類與性質
常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁、活性炭、聚醯胺等。
(1) 硅膠:是一種酸性吸附劑,適用於中性或酸性成分的柱色譜。同時硅膠又是一種弱酸性陽離子交換劑,其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子,當遇到較強的鹼性化合物,則可因離子交換反應而吸附鹼性化合物。硅膠作為吸附劑有較大的吸附容量,分離范圍廣,能用於極性和非極性化合物的分離,如有機酸、揮發油、蒽醌、黃酮、氨基酸、皂苷等,但不宜分離鹼性物質。天然物中存在的各類成分大都用硅膠進行分離。
(2) 氧化鋁:有鹼性氧化鋁、中性氧化鋁和酸性氧化鋁。①鹼性氧化鋁,因其中混有碳酸鈉等成分而帶有鹼性,對於分離一些鹼性成分,如生物鹼類的分離頗為理想,但是鹼性氧化鋁不宜用於醛、酮、酯、內酯等類型的化合物分離,因為有時鹼性氧化鋁可與上述成分發生次級反應,如異構化、氧化、消除反應等。②中性氧化鋁是由鹼性氧化鋁除去氧化鋁中鹼性雜質再用水沖洗至中性得到的產物。中性氧化鋁仍屬於鹼性吸附劑的范疇,不適用於酸性成分的分離。③酸性氧化鋁是氧化鋁用稀硝酸或稀鹽酸處理得到的產物,不僅中和了氧化鋁中含有的鹼性雜質,並使氧化鋁顆粒表面帶有 NO3- 或 Cl- 的陰離子,從而具有離子交換劑的性質,酸性氧化鋁適合於酸性成分的柱色譜。
(3) 活性炭:是使用較多的一種非極性吸附劑。一般需要先用稀鹽酸洗滌,其次用乙醇洗,再用水洗凈,於 80℃ 乾燥後即可供柱色譜用。柱色譜用的活性炭,最好選用顆粒活性炭,若為活性炭細粉,則需加入適量硅藻土作為助濾劑一並裝柱,以免流速太慢。
活性炭是非極性吸附劑,其吸附作用與硅膠和氧化鋁相反,對非極性物質具有較強的親和能力,在水溶液中吸附力最強,在有機溶劑中較弱,因此水的洗脫能力最弱而有機溶劑較強。從活性炭上洗脫被吸附物質時,溶劑的極性減小,活性炭對溶質的吸附能力也隨之減小,洗脫劑的洗脫能力增強。主要分離水溶性成分,如氨基酸、糖、苷等。
(4) 聚醯胺: 商品聚醯胺 (polyamice) 均為高分子聚合物質,不溶於水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及丙酮等常用有機溶劑,對鹼較穩定,對酸尤其是無機酸穩定性較差,可溶於濃鹽酸、冰醋酸及甲酸。
聚醯胺對有機物質的吸附屬於氫鍵吸附,一般認為,通過分子中的醯胺羰基與酚類、黃酮類化合物的酚羥基,或醯胺鍵上的游離氨基與醌類、脂肪羧酸上的羰基形成氫鍵締合而產生吸附。吸附的強弱則取決與各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。主要用於分離黃酮類、蒽醌類、酚類、有機酸類、鞣質類等成分。
8. 銅離子吸附屬於什麼吸附離子交換吸附還是專屬吸附
離子交換,就是將溶液中的離子與某一物質發生反應,溶液中的離子結合到物質上也有無機類的離子交換吸附劑,同樣是帶有酸鹼基團
9. 什麼是離子交換吸附劑
離子交換,就是將溶液中的離子與某一物質發生反應,溶液中的離子結合到物質上,回而原物答質上的離子進入溶液。
1、同一溶液中的離子交換:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
可以認為硫酸根和氯離子相互交換陽離子,當然也可以說,鈉離子和鋇離子相互交換陰離子。
2、不同液體中的交換(化學萃取):
H2[ZnCl4] + 2RNH3Cl = (RNH3)2[ZnCl4] + 2HCl
R = 長碳鏈烴基
3、溶液和固體中的交換:
1) NaAl11O17 + K(+) = KAl11O17 + Na(+)
2) Ca(2+) + 2HO3S-R = Ca(O3S-R)2 + 2H(+)
1)為無機固體離子交換材料與溶液中的離子交換;
2)為離子交換樹脂與溶液中的離子交換
通常所說的離子交換是指2和3兩種情況,尤其以3中的2)這種離子交換為主。