① 离子交换剂由哪三部分组成
离子交换剂主要结构分为三部分:骨架部分、活性基团、可交换离子。
能够进行离子交换的这类物质都称为离子交换剂。离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。无机质类又可分天然、人造。有机质类分碳质和合成树脂两类。
② 离子交换树脂是如何进行分类的
离子交换剂是指具抄有离子交换能力的固体物质,依其可交换离子的种类,可分为阳离子剂和阴离子剂两大类。最主要的当属合成树脂。离子交换树脂可分别按照功能、内部结构、聚合物单体种类和用途分类。
离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,其中,阳离子交换树脂分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂,阴离子交换树脂分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。
其有效官能团为显示酸碱性的官能团,显强酸性的如磺酸基,弱酸性的有羧基、酚羟基、磷酸基团等,强碱性的有胍基、脒基、γ-吡喃酮基等,弱碱性的有氨基,亚胺基、吡啶基等。
③ 离子交换剂的选材
离子交换剂分为无机质和有机质两类。无机质主要是沸石,有机质有磺化煤和离子交换树脂。沸石有天然沸石和合成沸石。天然沸石是最早应用的无机离子交换剂,是含有水的钠、钙以及钡、锶、钾等硅铝酸的盐类。色浅,具玻璃光泽,是阳离子交换剂。除天然产品外,也有人工制成的合成沸石。它的交换容量低,在酸中不稳定,不能作氢离子交换,曾用于水的软化。由于无机离子交换剂耐高温和辐照,研制出锆氧、铬氧和钛氧等的磷酸盐或钨酸盐构成的阳离子交换剂,它们的交换容量高,应用于核工业中。
磺化煤 是烟煤用浓硫酸磺化的产物,是阳离子交换剂,含有磺酸基、羧基和酚羟基,用于水的脱碱软化。磺化煤价廉,但性能随煤种而异,交换容量较低,性脆易碎,不耐磨耗。
离子交换树脂 大都是苯乙烯与二乙烯苯的共聚物(见聚合物),也有的是丙烯酸系的共聚物或苯酚甲醛的缩聚物。离子交换树脂按它的交换基团分成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类:阳离子交换树脂又分为强酸性与弱酸性,前者具有的磺酸基交换基团,适用于所有的酸性溶液,后者则是羧基、膦酸基或酚羟基,仅能用于中性至碱性溶液,但交换容量大,容易再生。阴离子交换树脂又分为强碱性与弱碱性,前者带有季胺基,适用于所有碱度的溶液,还能交换吸附弱酸;后者带有叔胺基或仲胺基,仅能用于中性至酸性溶液,但交换容量大,容易再生。离子交换树脂按物理结构又分为凝胶型和大孔型,前者是外观透明的均相凝胶结构,离子通过基体的大分子链间孔隙,才能扩散到交换基团附近,只适用于交换一般无机离子。此外,还有大孔离子交换树脂,在它的颗粒内有毛细孔道,具有非均相凝胶结构,适用于交换分子量较大的有机离子。近年为适应生物化学工程的需要,在葡聚糖或纤维素上引入交换基团,用于提取多肽、核酸等物质。
④ 离子交换剂的介绍
凡是能够进行离子交换的这类物质都称为离子交换剂。离子交换剂分无机质类和有机内质容类两大类。无机质类又可分天然的——如海绿砂;人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等;合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂;阴离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。
⑤ 离子交换剂的交换功能
根据交换基团的性质,离子交换剂分为两类:阳离子交换剂,交换基团是酸基,电离后形版成固定的阴权离子,而可迁移的阳离子能与溶液中的阳离子进行交换;阴离子交换剂,交换基团是胺基,电离或与酸作用后形成固定的阳离子,而可迁移的阴离子能与溶液中的阴离子进行交换。对离子交换剂的基本要求是:交换容量(每克干离子交换剂能交换离子的毫克当量数)大,交换反应的选择性高,对化学、热、机械和辐照的稳定性好,交换速率高,溶胀性小。
⑥ 离子交换树脂按作用和用途可分为哪几种
1、强酸性阳离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性,树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子,这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。
强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用,如强酸性阳离子交换树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
2、弱酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。
弱酸性阳离子交换树脂离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5-14)起作用,这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
3、强碱性阴离子交换树脂
强碱性阴离子交换树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性,这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
强碱性阴离子交换树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
4、弱碱性阴离子交换树脂
弱碱性阴离子交换树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性,这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
弱碱性阴离子交换树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附,只能在中性或酸性条件(如pH1-9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
⑦ 什么是离子交换剂
是能与溶液中的阳离子或阴离子进行交换的物质。
无机离子交换剂有天然或人造沸石、磷酸锆等,有机离子交换剂有磺化煤、各种离子交换树脂等:按交换性能不同,又可分为阳、阴离子型两类。一般不溶于酸、碱和多种溶剂中,使用后交换性能逐渐消失,可经过处理使之再生。
离子交换分离广泛用于
(1)实验室制备去离子水、工业上水的软化及高纯水的制备;
(2)试剂的制备,例如制备过氧化氢、次磷酸等;
(3)溶液和物质的纯化,例如从酸、碱和盐电解质中除去金属离子;
(4)除去干扰离子,例如,测定阴离子时,用阳离子交换树脂除去干扰的金属离子;
(5)金属离子的分离与核能材料的提取,例如从碱金属中分离过渡金属离子;
(6)痕量离子的浓缩;
(7)环境保护中含有害金属离子废水、有机废水的净化等。
⑧ 用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊的要求,主要有哪几类
离子交换层析根抄据带电强弱分为:强阳离子交换层析、强阴离子交换层析、弱阳离子交换层析、弱阴离子交换层析。填料的孔径也有分别,详细可以咨询各品牌代理商。
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⑨ 离子交换纤维素色谱法的交换种类
离子交换剂分为两大类,即阳离子交换剂和阴离子交换剂。各类交换剂根据其解离性大小,还可分为强、弱两种,即 强酸剂阳离子交换剂 弱酸剂强碱型阴离子交换剂弱碱型。
1.阳离子交换剂
阳离子交换剂中的可解离基因是磺酸(-SO3H)、磷酸(-PO3H2)、羧酸(COOH)和酚羟基(-OH)等酸性基。
某些交换剂在交换时反应如下:
强酸性:R-SO3-H++Na+ R-SO3- Na+H+
弱酸性:R-COOH+Na+ R-COONa+H+
国产树脂中强酸1×7(上海树脂#732)和国外产品Dowex 50、Zerolit 225等都于强酸型离子交换剂。
2.阴离子交换剂
阴离子交换剂中的可解离基因是伯胺、(-NH2)、仲胺(-NHCH3)、叔胺[N-(CH3)2]和季胺[-N(CH3)2]等碱性基团。某些交换反应如下:强碱性:R-N+(CH3)2 H·OH-+Cl R-N+(CH3)2 Cl+OH-弱碱性:R-N+(CH3)2 H·OH-+Cl R-N+(CH3)2 HCl+OH-强碱性#201号国产树脂和国外Dowex1、Dowex2、ZerolitFF等都属于强碱型阴离子交换剂。
3.纤维素离子交换剂
阳离子交换剂有羟甲基纤维素(CM-纤维素),阴离子交换剂有氯代三乙胺纤维纱(DESE-纤维素)。
4.交联葡聚糖离子交换剂
是将交换基因连接到交联葡聚糖上制成的一类交换剂,因而既具有离子交换作用,又具有分子筛效应,是一类广泛应用的色谱分离物质。常用的Sephadex离子交换剂也有阴离子和阳离子交换剂两类。阴离子交换剂有DEAE-Sephadex A-25,A-50和QAE- Sephadex A25,A50; 阳离子交换剂有CM-Sephaetx C-50,C-50和Sephadex C-25,C-50。阴离子交换剂用英文字头A,阳离子交换剂的英文字头是C。英文字后面的数字表示Sephadex型号。3.琼脂糖离子离交换剂:是将DESE-或CM-基团附着在Sepharose CL-6B上形成,DEAE-Sephades(阴离子)和CM-Sepharose(阳离子),具有硬度大,性质稳定,凝胶后的流速好,分离能力强等优点。