A. 离子交换原理
借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。
B. 离子交换
钼(Ⅵ)与大量铁(Ⅲ)的0.5mol/LHCl溶液,通过阳离子交换树脂后,可用0.04mol/L硫氰酸铵溶液淋洗钼(Ⅵ版)。钼(Ⅵ)与铼权的氢氧化钠溶液通过阴离子交换树脂后,可用1mol/L草酸钾溶液淋洗钼(Ⅵ),再用7mol/LHCl淋洗铼。
C. 离子交换器怎么操作
离子交换器有很多种,以床型来分,有固定床、浮动床、移动床、流动床等内等,不同的床型容,自然操作程序也不同。比方:单纯的固定床有顺流再生工艺,也有逆流再生工艺,但它们的操作程序也不同。所以你就问一个怎么操作,谁又晓得你使用的是什么形式的离子交换器...。
D. 什么是离子交换过程,影响离子交换过程的因素有哪些
离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的.它是一种属于传质分离过程的单元操作.
离子交换法
一、前言
离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时,便会被离子交换固体吸附,为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中.
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分:
1.
强酸型阳离子交换树脂:主要含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H),此离子交换树脂可以交换所有的阳离子.
2.
弱酸型阳离子交换树脂:具有较弱的反应基如羧基(-COOH基),此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换.
3.
强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除.
4.
弱碱型阴离子交换树脂:具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl-或NO3-,对于HCO3-,CO32-或SiO42-则无法去除.
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion exchange capacity).对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g.因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律.离子交换树脂的一般方程式可以表示如下:
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离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换.这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水.所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤.
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质(简称交换剂)来进行.这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示.此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等.
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E. 离子交换顺序是由什么决定的
离子交换过程归纳为如下几个过程
1. 水中离子在水溶液中向树脂表面扩散
2. 水中离子进入树脂颗粒的交联网孔,并进行扩散
3. 水中离子与树脂交换基团接触,发生复分解反应,进行离子交换
4. 被交换下来的离子,在树脂的交联网孔内向树脂表面扩散
5. 被交换下来的离子,向水溶液中扩散
影响交换的主要因素有流速、原料液浓度、温度等。
流速
原料液的流速实际上反映了达到反应平衡的时间,在交换过程中,离子进行扩散—交换—扩散一系列步骤,有效地控制流速很重要。一般,交换液流速大,离子的透析量就高,未来及交换而通过树脂层流失的量增多。因此,应根据交换容量等选择适宜的流速。
原料液浓度
树脂中可交换的离子与溶液中同性离子既有可能进行交换,也有可能相斥,液相离子浓度高,树脂接触机会多,较易进入树脂网孔内,液相浓度低,树脂交换容量大时,则相反。但液相离子浓度过高,将引起树脂表面及内部交联网孔收缩,也会影响离子进入网孔。实验证明,在流速一定时,溶液浓度越高,溶质的流失量液越大。
温度
温度越提高,离子的热运动越剧烈。单位时间碰撞次数增加,可加快反应速率。但温度太高,离子的吸附强度会降低,甚至还会影响树脂的热稳定性,经济上不利,实际生产中采用室温操作较宜。
F. 离子交换层析的具体操作
对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒,以保证有较好的均匀度,对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤。溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理,使之成为带H+或OH-的交换剂型。阴离子交换剂常用“碱-酸-碱”处理,使最终转为-OH-型或盐型交换剂;对于阳离子交换剂则用“酸-碱-酸”处理,使最终转为-H-型交换剂。
洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度。已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡。为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层,要适当加压装柱,同时使柱床压紧,减少死体积,有利于分辨率的提高。
柱子装好后再用起始缓冲液淋洗,直至达到充分平衡方可使用。 加样:
层析所用的样品应与起始缓冲液有相同的pH和离子强度,所选定的pH值应落在交换剂与被结合物有相反电荷的范围,同时要注意离子强度应低,可用透析、凝胶过滤或稀释法达此目的。样品中的不溶物应在透析后或凝胶过滤前,以离心法除去。为了达到满意的分离效果,上样量要适当,不要超过柱的负荷能力。柱的负荷能力可用交换容量来推算,通常上样量为交换剂交换总量的1%-5%。 已结合样品的离子交换前,可通过改变溶液的pH或改变离子强度的方法将结合物洗脱,也可同时改变pH与离子强度。为了使复杂的组份分离完全,往往需要逐步改变pH或离子强度,其中最简单的方法是阶段洗脱法,即分次将不同pH与离子强度的溶液加入,使不同成分逐步洗脱。由于这种洗脱pH与离子强度的变化大,使许多洗脱体积相近的成分同时洗脱,纯度较差,不适宜精细的分离。最好的洗脱方法是连续梯度洗脱,洗脱装置见图16-6.两个容器放于同一水平上,第一个容器盛有一定pH的缓冲液,第二个容器含有高盐浓度或不同pH的缓冲液,两容器连通,第一个容器与柱相连,当溶液由第一容器流入柱时,第二容器中的溶液就会自动来补充,经搅拌与第一容器的溶液相混合,这样流入柱中的缓冲液的洗脱能力即成梯度变化。第一容器中任何时间的浓度都可用下式进行计算:
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分别代表两容器的截面积:C1、C2分别表示容器中溶液的浓度;V为流出体积对总体积之比。当A1=A2时为线性梯度,当A1>A2时为凹形梯度,A1>A2时为凸形梯度。
洗脱时应满足以下要求:
①洗脱液体积应足够大,一般要几十倍于床体积,从而使分离的各峰不至于太拥挤。
②梯度的上限要足够高,使紧密吸附的物质能被洗脱下来。
③梯度不要上升太快,要恰好使移动的区带在快到柱末端时达到解吸状态。目的物的过早解吸,会引起区带扩散;而目的物的过晚解吸会使峰形过宽。
洗脱馏份的分析按一定体积(5-10ml/管)收集的洗脱液可逐管进行测定,得到层析图谱。依实验目的的不同,可采用适宜的检测方法(生物活性测定、免疫学测定等)确定图谱中目的物的位置,并回收目的物。
离子交换剂的再生与保存离子交换剂可在柱上再生。如离子交换纤维素可用2mol/:NaCl淋洗柱,若有强吸附物则可用0.1mol/LNaOH洗柱;若有脂溶性物质则可用非离子型去污剂洗柱后再生,也可用乙醇洗涤,其顺序为:0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存离子交换剂时要加防腐剂。对阴离子交换剂宜用0.002%氯已定(洗必泰),阳离子交换剂可用乙基硫柳汞(0.005%)。有些产品建议用0.02%叠氮钠。
G. 离子交换器怎么操作
离子交换器的操作步骤:
(1) 运行操作:运行时,由交换器底部进水,顶部出水。需开启出 水阀门和进水阀门。 (2) 落床操作:当树脂失效时(化验出水水质不合格时),进行落床 操作。为了避免乱层,采用排水落床方式。需开启空气阀门和正洗排放阀门,快速的把水放完后关闭两个阀门。
(3) 再生操作:再生时,从交换器顶部进再生液,流速要慢,再生 时间为40—50分钟。先打开再生进盐门和正洗排放门,再检查再生泵上的阀门为开启状态,然后启动再生泵的电源开关,启动“开”的按钮,直到再生液进完,启动“停”的按钮,最后关闭再生进盐阀门和正洗排放阀门。
(4) 浸泡操作:即让再生液浸泡在交换器内,时间大约为50—60 分钟。若急需用水,此操作步骤可省略。
(5) 置换及正洗操作:置换时需开启正洗进水阀门和正洗排放阀门, 废液排放的流速要慢,控制流速4—5m/h。置换时间大约为30—40分钟。正洗时仍开启正洗进水阀门和正洗排放阀门。正洗时流速要快,时间大约为10—20分钟。此时需从排放口取水样,化验水样的硬度,当水样的硬度≤0.08mmol/L停止正洗,关闭所有阀门。
(6) 启床及清洗操作:启动离子交换器时要迅速进水,进行托床, 流速为30—50m/h,在2—3分钟内就成床,此时进行清洗,出水排放,清洗至水样透明,化验水质合格后,方可投入运行,需先开启进水阀门和反洗排放阀门,合格后开出水阀门,关闭反洗排放阀门,进行正常运行。