離子交換樹脂的工作原理及優缺點分析
將離子性官能基結合在樹脂(有機高分子)上的材料,稱之為 「離子交換樹脂」。 樹脂表面帶有磺酸 (sulfonic acid) 者,稱為陽離子交換樹脂,而帶有四級氨離子的,則為陰離子交換樹脂。由於離子交換樹脂可以有效去除水中陰陽離子,所以經常使用於純水、超純水的製造程序中。(見下圖)
離子交換樹脂上的官能基雖可去除原水 (Feed water) 中的離子,但隨著使用一段時間之後,因官能基的飽和而導致去離子效率的降低,引發水質劣化的缺點。此外,離子交換樹脂本身也是有機物質,使用中會受到氧化分解、機械性破裂、擔體流出而造成有機物質的溶出。此外,帶有電荷的有機物質也會受到離子交換樹脂的吸附,使離子交換樹脂很容易受到有機物質的污染 (Fouling)。而有些微生物由於菌體表面帶著負電,也會被陽離子交換樹脂所吸附,樹脂表面因而成為微生物的繁殖場地,造成純水的污染。在此同時,微生物所產生的代謝產物也會成為有機物質的污染來源。這些都是使用離子交換樹脂時,引發水質劣化而不可不注意的地方。
通常失去離子去除能力(飽和)的離子交換樹脂,雖然可以經由酸鹼葯劑的作用來再生,達到重復使用的目的,但若因為有機物質的吸附(污染)而造成效率不好時,樹脂的去除性能就會降低。此外,依再生用化學葯劑的品質不同也會有離子交換樹脂本身被污染的風險。因此,超純水系統所使用的離子交換樹脂幾乎是不能進行再生處理的。
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⑶ 離子交換樹脂吸附陽離子後怎麼提取其中的陽離子
洗脫!
用再生溶液緩慢流過交換柱,讓其反應,將吸附的陽離子替換出來,然後在下層專收集洗脫液。
不過一屬般來說,用交換柱來純化收集只能定性,要定量的話,太考操作了。
ps,一般用H+或者Na+、K+溶液作為陽離子交換樹脂的洗脫液(再生液),具體用什麼溶液還須看樹脂的具體類型和參數。
⑷ 用強酸性陽離子交換樹脂分離氨基酸混合物時,為什麼要逐步提高洗脫液的pH和離子強度
用強酸性陽離子交換樹脂分離氨基酸混合物時,氨基酸都是以陽離子的形式版,被吸附到樹脂權的離子交換位上。
由於氨基酸是兩性化合物,既有酸性,也有鹼性,因此氨基酸都有等電點,pH低於等電點時,呈陽離子狀態,pH高於等電點時,呈陰離子狀態。氨基酸被強酸性離子交換樹脂吸附後,都是以陽離子形式存在的,轉變為陰離子就會被洗脫。通過逐漸提高洗脫液的pH,利用氨基酸不同的等電點,使不同的氨基酸逐漸從陽離子改變為陰離子,而被洗脫出來,從而達到分離效果。
⑸ 陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的區別是什麼
陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂是兩種不同的交換樹脂,它們的區別在於所能夠交換的離子的性質不同。
陽離子交換樹脂是一種能夠交換陽離子的交換樹脂。陽離子是指帶有正電荷的離子,例如鈉離子、鈣離子等。陽離子交換樹脂通常用於膜法膜技術中,如淡水澱粉的生產、軟水的生產等。
陰離子交換樹脂是一種能夠交換陰離子的交換樹脂。陰離子是指帶有負電荷的離子,例如氯離子、硫酸根離子等。陰離子交換樹脂通常用於水處理工藝中,如凈水設備中的氯離子去除、廢水處理中的有機物去除等。
總的來說,陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的主要區別在於它們所能夠交換的離子的性質不同,陽離子交換樹脂能夠交換陽離子,而陰離子交換樹脂能夠交換陰離子。因此,在使用交換樹脂時,應根據實際應用需要選擇合適的交換樹脂。
⑹ 陽離子交換樹脂
陽離子交換樹脂是一種化學物質。
陽離子交換樹脂是一種非常有用的高分子材料,它具有許多性質和特點,包括以下幾點:
首先,陽離子交換樹脂有很強的吸附能力,這是因為它具有大量的氧化銨或羥乙基軟鏈上的負離子,所以可以吸附帶有負電荷的分子。
其次,不同的陽離子交換樹脂對於吸附特定離子的選擇性有所差異,也就是說它們具有很強的選擇性。比如,聚苯乙烯型的陽離子交換樹脂比較適合吸附陰離子,而聚丙烯型的適合吸附鹼金屬離子。
此外,陽離子交換樹脂可以通過改變pH值來實現離子的吸附與釋放,從而實現離子的純化,這表明它是一個可逆性很強的材料。
最後,陽離子交換樹脂在不同的pH值下仍念譽然能夠保持穩定的性能,具有較好的耐酸鹼性。同時,在正常情況下,陽離子交換樹脂可以使用多次,性能不會很仔悶段快衰退,因此壽命相對較長。
陽離子交換樹的用途
陽離子交換樹脂具有強大的吸附能力和選擇性,因此被廣泛應用於以下領域:
工業純化:陽離子交換樹脂可用於工業廢水處理,例如處理金屬離子、染料、纖維素等物質。它也可以用於發酵中的分離和提純。
食品加工:陽離子交換樹脂常常用於食品加工領域,如食鹽、糖和醬油的製造。在這些應用中,陽離子交換樹脂的主要作用是去除過多的鈉或鉀離子。
醫葯工業:陽離子交換樹脂可以用於分離和提取葯物,如蛋白質、核酸、多肽和其他生物大分子物質。
生物制葯:陽離子交換樹脂可以按不同的分子大小來提取蛋白質,為生產中國葯到西葯各種成葯奠定基礎。
分子生物學:陽離子交換樹脂可以在DNA和RNA的制備和凈化中使用。
總之,陽離子交換樹脂的應用領域非常廣泛,無論罩散是產業製造、科研領域還是環保治理等行業都得到了廣泛的應用。
以上內容參考網路-陽離子交換樹脂
⑺ 生化氨基酸分離題(高分懸賞)
陽離子交換樹脂帶負電,所以吸附帶有正電的氨基酸。
這種題基本上按等電點排序就行。如果有兩種pI接近,可以再考慮親水性,疏水的後出來。這道題沒有這方面的因素,所以按Asp-Cys-Leu-His-Lys的順序洗脫。
其實,如果真要洗脫的話,應該是pH梯度洗脫,否則後邊兩個很難洗下來。
⑻ 陰陽離子交換樹脂的工作原理
離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程:
離子交換樹脂作用環境中的水溶液中,含有的金屬陽離子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換,使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的H+交換到水中,(即為陽離子交換樹脂原理)。
水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團,在水中易生成OH-離子)上的OH-進行交換,水中陰離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的OH-交換到水中,(即為陰離子交換樹脂原理)。而H+與OH-相結合生成水,從而達到脫鹽的目的。
(8)陽離子交換樹脂分離Lys擴展閱讀:
離子交換樹脂使用方法:
1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目,有些可達到50目,因此在使用前要先乾燥,粉碎,過篩,通常乾燥時在烘箱中進行,亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行,粉碎時不要分得過細,否則影響實驗收率。
2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理,然後用10倍體積的水洗,再用10倍量4%鹽酸處理,最後用蒸餾水洗至中性,然後將氯型轉化成OH型,再轉化成氯型,最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可,不必洗至中性。
3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中,加水充分攪拌除掉氣泡,靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後,傾去上層泥狀顆粒;反復操作直至上層液澄清後,即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲,用玻璃棒將其壓平,將樹脂倒入柱子中,還要注意防止氣泡產生。
4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液,以適當流速通過柱子,亦可將樣品溶液反復通過柱子,直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。
5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來,常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等,可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。
6、樹脂再生。
⑼ 離子交換法制備純水如何分離混合後的陰、陽離子交換脂
具體操作如下:
1. 將水液面放置樹脂層上約500mm處,從交換柱進鹼管,以3~4m/h的流速從上向下通入兩倍樹脂體積(陽陰樹脂總樹脂量)的約4%NaOH溶液,此時排出廢液pH大於14,然後用交換柱內的氫氧化鈉溶液浸泡4~8h。
2. 鹼浸泡時,每1小時用壓縮空氣攪拌10~20min,鹼液浸泡結束後,不經清洗,直接進行大反洗,反洗開始時,流速宜小,待樹脂松動後,逐漸加大反洗流速,使整個樹脂層的展開率在50~70%,維持10min左右,關閉反洗閥門,讓樹脂自由沉降,觀察樹脂分層情況。
3. 如樹脂分層還不明顯,打開下排水閥門,將混床樹脂上部空間的鹼液排回到樹脂層中,使整個樹脂層處於鹼液中,再重新反洗分層。如此重復,直至樹脂分層明顯。
4.確認陽、陰樹脂良好分層後,自上向下正洗(正洗流速一般為20-40m/h)至出水PH8-9,最後進行正常再生處理即可。