离子交换树脂作为一种合成高聚物，不溶于水，能吸水膨胀。高聚物分子由能电离的极性基团及非极性的树脂组成。极性基团上的离子能与溶液中的离子起交换作用，而非极性的树脂本身物性不变。通常离子交换树脂根据所带基团可分为强酸（＝R＝SO3H）、弱（＝COOH）、强碱（＝N+＝R：）和弱碱（＝NH2＝NHR＝NR2）。离子交换树脂适用于分离小分子物质，如氨基酸、腺苷、腺苷酸等。然而，对于生物大分子如蛋白质，则不太适宜，因为它们不能扩散到树脂的链状结构中。因此，如果需要分离生物大分子，可以选择多糖聚合物如纤维素、葡聚糖为载体的离子交换剂。
本次实验利用磺酸阳离子交换树脂（Dowex 50）分离混合氨基酸，包括酸性氨基酸（天冬氨酸）、中性氨基酸（丙氨酸）和碱性氨基酸（赖氨酸）。在特定的pH条件下，这些氨基酸解离程度不同，通过调整脱液pH或离子强度可以实现分离。实验中所用到的材料包括层析柱、恒流泵、梯度混合器、试管及试管架、紫外分光光度计、2mol/L HCl、2mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH、pH4.2的柠檬酸缓冲液、pH5的醋酸缓冲液、0.2％中性茚三酮溶液以及氨基酸混合液。
树脂处理步骤为：首先将树脂置于100ml烧杯中，加入25ml 12mol/L HCl搅拌2小时，倾弃酸液后用蒸馏水洗涤至中性。随后，再加入25ml 12mol/L NaOH搅拌2小时，倾弃碱液后用蒸馏水洗涤至中性。最后，将树脂悬浮于50ml pH4.2柠檬酸缓冲液中备用。
装柱步骤包括：取直径0.8cm～1.2cm、长度10cm～12cm的层析柱，底部垫玻璃棉或海绵圆垫，自顶部注入经处理的树脂悬浮液。关闭层柱出口，待树脂沉降后，放出过量溶液，再加入一些树脂，使树脂沉积至8cm～10cm高度即可。于柱子顶部继续加入pH4.2柠檬酸缓冲液洗涤，确保流出液pH为4.2，关闭柱子出口，保持液面高出树脂表面1cm左右。
加样、洗脱及洗脱液收集步骤为：打开山口使缓冲液流出，待液面几乎平齐树脂表面时关闭出口。用长滴管将15滴氨基酸混合液直接加到树脂顶部，打开出口使其缓慢流入柱内。当液面刚平树脂表面时，加入0.1mol/L HCl 3ml，以10滴/分钟～12滴/分钟的流速洗脱，收集洗脱液，每管20滴，逐管收存。当HCl液面刚平树脂表面时，用1ml pH4.2柠檬酸缓冲液冲洗柱壁一次，接着用2ml pH4.2柠檬酸缓冲液洗脱，保持流速10滴/分钟～12滴/分钟并注意勿使树脂表面干燥。
在收集洗脱液的过程中，逐管用茚三酮检验氨基酸的洗脱情况，方法是：于各管洗脱液中加10滴pH5醋酸缓冲液和10滴中性茚三酮溶液，沸水浴中煮10分钟，如溶液呈紫蓝色，表示已有氨基酸洗脱下来。显色的深度可代表洗脱的氨基酸浓度，可比色测。在用pH4.2柠檬酸缓冲液把第二个氨基酸洗脱出来之后，再收集两管茚三酮反应阴性部分，关闭层析柱出口，将树脂顶部剩余的pH4.2柠檬酸缓冲液移去。于树脂顶部加入2ml 0.1mol/L NaOH，打开出口使其缓慢流入柱内，按上面步骤续用0.1mol/L NaOH洗脱并逐管收集，注意保持流速10滴/分钟～12滴/分钟，每管20滴。做洗脱液中氨基酸检验，在第三个氨基酸用0.1mol/L NaOH洗脱下来以后，再继续收集两管茚三酮反应阴性部分。
最后，以洗脱液管号为横坐标，洗脱液各管光密度（以水作空白，在570nm波长读取吸光度）或颜色深浅（以-，±，+，++．．．表示）为纵坐标作图，即可画出一条洗脱曲线。
实验注意事项包括：保持流速10滴/分钟～12滴/分钟，并注意勿使树脂表面干燥。在装柱时必须防止气泡、分层及柱子液面在树脂表面以下等现象发生。
Ⅱ 离子交换柱层析中树脂为什么中性
离子交换柱层析中树脂为什么中性
1离子交换树脂性能降解原因
树脂在内长期使用中，性能容会逐渐下降，表现为出水（即产品）质量降低。影响树脂性能降解的因素很复杂，如树脂体积减少，交换能力下降，球粒裂纹增多，破碎流失等，造成上述现象的原因不外是：
（1）胀缩内应力不均。在使用中树脂内部由于溶胀及收缩变化的不均匀，局部结构中应力不平衡，造成断链裂解。
（2）氧化破坏。体系中的氧化剂，包括酸、碱、溶剂等对树脂骨架及功能基的破坏。
（3）杂质污染。水中杂质堵塞了树脂的内部孔道，阻挡交换吸附。
2离子交换树脂使用前为什么要进行预处理
新树脂常含有反应溶剂、未参加反应的物质和少量低分子量的聚合物、铁、铅、铜等杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。因此，新树脂在投运前要进行预处理，转换为指定的离子型式。
Ⅲ 各类离子交换树脂的再生方法
再生剂的选择依据是树脂的离子类型。对于大孔吸附树脂，简单再生方法是使用不同浓度的溶剂按极性从大到小顺序洗脱，再用2~3倍体积的稀酸、稀碱溶液浸泡洗脱，直至pH值中性即可。钠型强酸性阳树脂可使用10%的NaCl溶液再生，用量为其交换容量的2倍。氢型强酸性树脂则需用强酸再生，若使用硫酸，应先通入1～2%的稀硫酸，以避免生成硫酸钙沉淀。
氯型强碱性树脂主要以NaCl溶液再生，加入少量碱有助于溶解树脂吸附的色素和有机物，因此通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH的碱盐液，常规用量为每升树脂用150～200g NaCl及3～4g NaOH。OH型强碱阴树脂则用4%的NaOH溶液再生。
一些脱色树脂，尤其是弱碱性树脂，宜在微酸性下工作。此时可通入稀盐酸，使树脂pH值下降至6左右，再用水正洗、反洗各一次。
阳树脂再生方法包括通入4%的盐酸，使树脂床体积的4倍的盐酸通过树脂床，通过时间约2小时。然后进行慢洗和快洗，直至pH=5-6备用。阴树脂再生则通入4%的氢氧化钠溶液，通过树脂床后进行慢洗和快洗，直至pH=8备用。
在具体操作中，可依据树脂使用情况适当调整酸碱浓度和再生时间。
离子交换树脂在水处理、食品工业、制药行业、合成化学和石油化学工业、环境保护以及湿法冶金等领域有广泛应用。水处理领域需求量最大，约占离子交换树脂产量的90%，主要用于去除水中的阴阳离子。制药工业中，离子交换树脂对开发新一代抗菌素及原有抗菌素的质量改良具有重要作用，链霉素的成功开发就是一例。
离子交换树脂在有机合成中可以替代酸和碱作为催化剂，进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。例如，在制备甲基叔丁基醚时，使用大孔型离子交换树脂作为催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，取代了污染严重的四乙基铅。
此外，离子交换树脂在环境保护方面也有重要作用，可用于回收电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。
总之，离子交换树脂因其独特的性质和广泛的适用性，在多个领域发挥着不可替代的作用。
Ⅳ 离子交换树脂再生方式有哪些
一、 常规的再生处理
离子交换树脂使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去，使之恢复原来的组成和性能。在实际运用中，为降低再生费用，要适当控制再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平，通常控制性能恢复程度为 70～80% 。如果要达到更高的再生水平，则再生剂量要大量增加，再生剂的利用率则下降。
树脂的再生应当根据树脂的种类、特性，以及运行的经济性，选择适当的再生药剂和工作条件。
树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。强酸性和强碱性树脂的再生比较困难，需用再生剂量比理论值高相当多；而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生，所用再生剂量只需稍多于理论值。此外，大孔型和交联度低的树脂较易再生，而凝胶型和交联度高的树脂则要较的再生反应时间。
再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。例如：钠型强酸性阳树脂可用 10%NaCl 溶液再生，用药量为其交换容量的 2 倍 (用NaCl 量为117g/ l 树脂 )；氢型强酸性树脂用强酸再生，用硫酸时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。为此，宜先通入 1～2% 的稀硫酸再生。
氯型强碱性树脂，主要以 NaCl 溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150～ 200g NaCl ，及 3～4g NaOH。 OH 型强碱阴树脂则用 4%NaOH 溶液再生。
树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。按化学反应平衡原理，提高化学反应某一方物质的浓度，可促进反应向另一方进行，故提高再生液浓度可加速再生反应，并达到较高的再生水平。
为加速再生化学反应，通常先将再生液加热至 70～80℃。它通过树脂的流速一般为 1～ 2 BV/h 。也可采用先快后慢的方法，以充分发挥再生剂的效能。再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时 ( 水量约4BV) ，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液无色、无混浊为止。
一些树脂在再生和反洗之后，要调校 pH 值。因为再生液常含有碱，树脂再生后即使经水洗，也常带碱性。而一些脱色树脂(特别是弱碱性树脂)宜在微酸性下工作。此时可通入稀盐酸，使树脂 pH 值下降至6左右，再用水正洗，反洗各一次。
树脂在使用较长时间后，由于它所吸附的一部分杂质 ( 特别是大分子有机胶体物质 ) 不易被常规的再生处理所洗脱，逐渐积累而将树脂污染，使树脂效能降低。此时要用特殊的方法处理。例如：阳离子树脂受含氮的两性化合物污染，可用 4%NaOH 溶液处理，将它溶解而排掉；阴离子树脂受有机物污染，可提高碱盐溶液中的 NaOH 浓度至0.5～1.0%，以溶解有机物。
二、特殊的再生处理
污染较严重的树脂，可用酸或碱性食盐溶液反复处理，如先用 10%NaCl +1%NaOH 碱盐溶液溶解有机物，再用 4%HCl 或分别用 10%NaOH 及 1%HCl 溶解无机物，随后再用 10%NaCl +1%NaOH 处理，在约 70℃下进行。
如果上述处理的效果未达要求，可用氧化法处理。即用水洗涤树脂后，通入浓度为 0.5% 的次氯酸钠溶液，控制流速 2～4BV/h ，通过量 10～20BV ，随即用水洗涤，再用盐水处理。应当注意，氧化处理可能将树脂结构中的大分子的连接键氧化，造成树脂的降解，膨胀度增大，容易碎裂，故不宜常用。通常使用 50 周期后才进行一次氧化处理。由于氯型树脂有较强的耐氧化性，故树脂在氧化处理前应用盐水处理，变为氯型，这还可避免处理过程中的 pH 值变化，并使氧化作用比较稳定。
Ⅳ 各类离子交换树脂的再生方法
各类离子交换树脂的再生方法如下：
大孔吸附树脂：
钠型强酸性阳树脂：
氢型强酸性树脂：
氯型强碱性树脂：
OH型强碱阴树脂：
脱色树脂：
注意事项：再生剂的种类和用量应根据树脂的离子类型和具体使用情况来选择，同时要考虑成本效益。在再生过程中，应注意操作条件和再生剂的浓度，以避免对树脂造成损害或影响再生效果。
Ⅵ 离子交换树脂的的预处理方法
树脂的预来处理
工业产品源的树脂常含有一些过剩溶剂、低聚物和其它杂质，必须除去否则将影响交换效果和出水质量，因此新树脂必须进行预处理。树脂经预处理转成所需离子型还可以提高其稳定性，并能起到活化树脂的作用。
1． 对新出厂不久的树脂，须反复冲洗到流出清水为止，再按再生顺序进行。
2． 对出厂很久的树脂，需要用饱和食盐浸泡处理，处理后冲洗至清，再进行再生。
3． 对于医药工业、食品工业所用树脂，请按特殊要求进行处理。
4． 阳树脂处理：将树脂用水洗至清水后，用2-4%NaOH浸泡4-8小时后，再用水泡至PH=6再用，2-4%氢氧化钠浸泡4-8小时，用水洗至中性，待用。
5． D301-III、D311弱碱树脂预处理，将树脂用温水浸泡4-8小时后，用水洗至PH=6再用，2-4%氢氧化钠浸泡4-8小时，用水洗至中性，待用。
6． D301-III、D311弱碱树脂预处理，将树脂用温水浸泡4-8小时，用水洗至PH=6，再用2-4%氢氧化钠浸泡4-8小时，用水洗至中性，有可能进行二次处理，待用。