1. 影響陽離子交換量的因素有哪些
膠體數量、運卜嘩膠體種類。陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源,影響其交換量的因素有很多,如膠體數量,質地愈粘,土壤的交換量就愈大;膠體種類,腐殖質膠體具有極大的比表面積,腐殖質含量越高,陽離子交換量越大,土壤pH值,含腐殖質多的土壤,交換量受pH影響顯著。陽離子又稱旁行正離子,是指失弊蔽去外層的價電子以達到相對穩定結構的離子形式。
2. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些
離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的。它是一種屬於傳質分離過程的單元操作。
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1~1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:
1.
強酸型陽離子交換樹脂:主要含有強酸性的反應基如磺酸基(-SO3H),此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子。
2.
弱酸型陽離子交換樹脂:具有較弱的反應基如羧基(-COOH基),此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換。
3.
強鹼型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂:具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對於HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除。
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity)。對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g。因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律。離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下:
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http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050106235836920.doc
離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水。所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟。
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質(簡稱交換劑)來進行。這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示。此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等。
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3. 全是干貨丨離子交換色譜(IEC)原理、操作要點及應用
離子色譜分為三種類型:離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜,本文將深入分析離子交換色譜的基本原理、操作要點及應用。
離子交換色譜(IEC)是基於離子交換劑與周圍介質中帶電離子間的電荷作用力不同,實現分離的一種柱層析法。IEC所用色譜填料——離子交換劑,通常為人工合成的多聚物,包括基質、電荷基團和反離子三部分。基質多採用瓊脂糖或葡聚糖凝膠,通過酯化、醚化或氧化等化學反應引入電荷基團,能與帶相反電荷的化學物質進行交換吸附。離子交換劑在水中呈不溶解狀態,能釋放反離子,與溶液中的其他離子或離子化合物結合吸附。結合後,離子交換劑及被結合物的理化性質不改變。
IEC根據離子交換劑上可電離基團的不同,分為陰離子交換劑和陽離子交換劑。反離子帶正電的(如Na+、H+)為陽離子交換劑,反離子帶負電的(如Cl-)為陰離子交換劑。溶液中的離子通過離子交換柱時,競爭性結合離子交換劑上的荷電部位,移動速率取決於親和力、電離程度及溶液中競爭性離子性質和濃度。
離子交換反應是可逆的。以RA代表陽離子交換劑,溶液中的陽離子A*與溶液中的陽離子B+可發生可逆交換反應,平衡遵循質量作用定律。離子交換劑對不同離子的結合力由其選擇性決定,選擇性可通過平衡常數K表示。K值反映離子交換劑對不同離子的結合力或選擇性參數。
離子交換劑對有機鹼的選擇性隨pK增大而增大,對兩性化合物的選擇性隨等電點增大而增大。反之,對有機酸的選擇性隨pk減小而增大,兩性化合物隨等電點減小而增大。
溶液中離子與交換劑離子交換,電性越強越易交換。陽離子樹脂在稀溶液中,交換量隨電價增大而增大。強鹼性樹脂對負電性基團的結合力次序為CH3COO-,弱鹼性陰離子交換樹脂結合力次序為F-。蛋白質等電點是離子交換層析進行的重要依據,pH在等電點時分子無電荷,與交換劑間無靜電作用。高於等電點時,分子帶負電,結合陰離子交換劑;低於等電點時,帶正電,結合陽離子交換劑。蛋白質與交換劑結合是可逆的,鹽梯度或pH梯度可將吸附蛋白質從柱上洗脫。
離子交換劑應高度不溶,物理化學性質穩定,具有較多交換基團和大表面積或疏鬆孔狀結構。離子交換劑分為疏水性和親水性兩大類。疏水性離子交換劑具有大交換容量、快流速和高機械強度,適用於小分子物質分離和蛋白質、核酸等純化。親水性離子交換劑適用於大分子多價電解質分離,具有良好的解析度。
離子交換劑的選擇需根據樣品物質的理化性質。陰離子或陽離子交換劑的選擇取決於被分離物質的電荷性質。兩性電解質蛋白質的分離需根據pH決定。離子交換劑的基質影響分離效果,親水性基質適用於生命大分子物質分離。交聯度影響分離性能,小分子物質選擇交聯度大的介質。交換容量和交換速度是重要考慮因素。
緩沖液的選擇需考慮pH、離子強度和對目標蛋白活性的影響。兩性蛋白質的分離需調整緩沖液pH。常用防腐劑包括疊氮鈉和乙基汞硫代水楊酸。
離子交換色譜的基本操作包括交換劑預處理、再生、轉型、裝柱、樣品上柱、洗脫和收集。裝柱時需均勻分布交換劑,避免氣泡產生。洗脫是關鍵步驟,可通過改變離子強度或pH實現。
IEC廣泛應用於蛋白質、多肽、氨基酸和有機酸等生化物質的分析分離,以及樣品脫色。分離純化蛋白質是IEC的主要應用之一。例如,通過凝膠親和層析、離子交換層析和凝膠色譜等步驟,可有效分離純化綠豆幾丁質酶。蛋白質等電點的測定是IEC的另一重要應用,通過交換劑與蛋白質間的結合力隨pH改變的特性實現。
4. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些
離子交換過程歸納為如下幾個過程
1. 水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散
2. 水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔,並進行擴散
3. 水中離子與樹脂交換基團接觸,發生復分解反應,進行離子交換
4. 被交換下來的離子,在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散
5. 被交換下來的離子,向水溶液中擴散
影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。
流速
原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間,在交換過程中,離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟,有效地控制流速很重要。一般,交換液流速大,離子的透析量就高,未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此,應根據交換容量等選擇適宜的流速。
原料液濃度
樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換,也有可能相斥,液相離子濃度高,樹脂接觸機會多,較易進入樹脂網孔內,液相濃度低,樹脂交換容量大時,則相反。但液相離子濃度過高,將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮,也會影響離子進入網孔。實驗證明,在流速一定時,溶液濃度越高,溶質的流失量液越大。
溫度
溫度越提高,離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加,可加快反應速率。但溫度太高,離子的吸附強度會降低,甚至還會影響樹脂的熱穩定性,經濟上不利,實際生產中採用室溫操作較宜。