离子交换剂和吸附剂吸附原理

① 离子交换的基本原理

离子交换法是通过离子交换剂上的离子与水中离子交换以去除水中阴离子的方版法。
离子交换法(ion exchange process)是液权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。

② 离子交换层析的原理是什么 已解决

离子交换层析法是从复杂的混合物中，分离性质相似大分子的方法之一，依据的原理是物内质的酸碱性容，极性，所带阴阳离子的不同。电荷不同的物质，对管柱上的离子交换剂有不同的亲和力，改变冲洗液的离子强度和pH值，物质就能依次从层析柱中分离出来。

层析开始前，功能基团与反离子稳定结合，就与反离子发生可逆交换，与层析剂结合被固定下来。因为盐离子可以与底物竞争功能基团，盐浓度越高样品与层析剂结合越不紧密，易被洗脱下来。不同物质与层析剂结合程度不同，洗脱下来的时间不同，因此得以分开。

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离子交换剂的选择首重保持欲分离物质的生物活性，以及在不同pH值环境中，此物质所带的电荷和电性强弱，阴阳离子交换剂的选择若被分离物质带正电荷，这些碱性蛋白质，它们在酸性溶液中较稳定，亲和力强，故采用阳离子交换剂。

在碱性溶液中较稳定，则使用阴离子交换剂，如果欲分离的物质是两性离子，一般考虑在它稳定的pH范围带有何种电荷，作为交换剂的选择。离子交换剂的再生与保存离子交换剂可在柱上再生，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。

③ 吸附原理

吸附原理：

当流体与固体颗粒特别是与某些多孔性颗粒接触时，流体中的某种组分或某些组分富集于固体颗粒上。

在水处理中，主要利用固体物质表面对水中物质的吸附作用。污水处理中的吸附法就是利用多孔性的固体物质使水中一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。吸附法可有效完成对水的多种净化功能，例如脱色、脱嗅，去除重金属离子、各种溶解性有机物、放射性元素等，达到废水净化的目的。这种过程主要用于低浓度工业废水的处理。

④ 吸附机理

按吸附现象产生的原因而言，可分为物理吸附和化学吸附。凡是能吸附液态离子的固体均称为吸附剂，其吸附能力的大小以交换容量（CEC）来表示。交换容量的大小一般与下列因素有关：①黏土矿物及有机质的交换容量大；②颗粒越小，比表面积越大，交换容量也越大；③表层土壤的交换容量与土壤中黏土矿物种类及数量有关；④固体表面电荷是pH值的函数。

1.物理吸附

固体颗粒表面带电荷，在固液相接触时，会发生靠固体表面静电引力吸附液相异性离子的现象，这种现象称为物理吸附。物理吸附的键联力为静电引力，键联力较弱，因此已吸附在颗粒表面的离子，在一定条件下，可被液体中另一种离子所替换，所以物理吸附也称为离子交换。被吸附离子的电性，取决于表面电荷的电性，颗粒表面带负电荷，吸附阳离子，称为阳离子吸附，或阳离子交换；颗粒表面带正电荷，吸附阴离子，称为阴离子吸附或阴离子交换。物理吸附是一种可逆反应，可用质量作用定律来描述。

按其电荷的性质可分为永久电荷和可变电荷。永久电荷是矿物晶格内的同晶替代所产生的电荷。例如，黏土矿物的结构为硅四面体和铝八面体，四面体内的硅和八面体内的铝均可被与其直径大小相近的离子所替代；四价的Si⁴⁺可被三价的Al³⁺替代，而三价的Al³⁺可被二价的Mg²⁺替代，这样的结果，使颗粒表面电荷产生了不均衡，使其呈现出负电性。由于同晶替代是在黏土矿物形成时产生的，并且是在黏土晶格的内部，因此一旦产生这种替代作用，电荷就不会改变，具有永久性质，故称永久电荷。蒙脱石和伊利石的同晶替代较多，所以它们的表面电荷以永久电荷为主；而高岭石则不同，它的同晶替代少，其主要的表面电荷另有来源。

可变电荷是颗粒表面产生化学解离形成的，其表面电荷的性质（正电荷或负电荷）及数量往往随介质pH值的改变而变化，所以称为可变电荷。

2.化学吸附

化学吸附不是依赖于静电引力，液相中的离子是靠键力强的化学键（如共价键）结合到固体颗粒表面，被吸附的离子进入颗粒的结晶格架，成为晶格的一部分，它不可能再返回溶液，是一种不可逆反应，这种现象也称为特殊吸附。产生化学吸附的一个基本条件是，被吸附离子直径与晶格中网穴的直径大致相等，例如，K⁺的直径为266pm，硅铝酸盐胶体晶格网穴直径为280pm，它们的直径大致相等，所以K⁺可被吸附到胶体的晶格里。

在实际研究中，要区分物理吸附及化学吸附十分困难，而物理吸附要比化学吸附普遍。因此，目前研究最多的是物理吸附。

⑤ 离子交换吸附的作用力是什么

静电引力。离子交换吸附简称离子交答银销换。吸附作用力为静电引力，所用吸附剂为离子交换剂，清游离子交换剂表面含有离子基团或可离子化的基团，通过搏搜静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。通过调节pH或提高离子强度的方法洗脱。

⑥ 吸附原理是

吸附就是固体或液体表面对气体或溶质的吸着现象。当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），粗森首樱物先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。

吸附分离是利用某些多孔固体有选择地吸附流体中的一个或几个组分，从而使混合物分离的方法称为吸附操作，它是分离和纯净气体和液体混合物的重要单元操作之一。

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吸附剂的平衡吸附量和吸附选择性对吸附操作的上述指标都有决定性的影响，选用平衡吸附量大、吸附选择性高的吸附剂可以显著改善过程的经济性。此外，吸附剂的用量以及操作的温度和压力，对上述指标有重要影响，必须谨慎决定。

当原料中吸附质含量很低,而平衡吸附量又相当大时,混合物与吸附剂一次接触就可使吸附质完全被吸附。吸附剂经脱附再生后循环使用，并同时得到吸附质产品。但是工业上经常遇到的一些情况，是混合物料中含有几种吸附质,或是吸附剂的选择性不高，平衡吸附量不大,若混合物与吸附剂仅进行一次接触就不能满足分离要求，或吸附剂用量太大时，须用多级的或微分接触脊凳液的传质设备。

⑦ 吸附色谱中常用的吸附剂种类及其应用范围和原理

吸附剂的种类与性质
常用的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性炭、聚酰胺等。
(1) 硅胶：是一种酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的柱色谱。同时硅胶又是一种弱酸性阳离子交换剂，其表面上的硅醇基能释放弱酸性的氢离子，当遇到较强的碱性化合物，则可因离子交换反应而吸附碱性化合物。硅胶作为吸附剂有较大的吸附容量，分离范围广，能用于极性和非极性化合物的分离，如有机酸、挥发油、蒽醌、黄酮、氨基酸、皂苷等，但不宜分离碱性物质。天然物中存在的各类成分大都用硅胶进行分离。
(2) 氧化铝：有碱性氧化铝、中性氧化铝和酸性氧化铝。①碱性氧化铝，因其中混有碳酸钠等成分而带有碱性，对于分离一些碱性成分，如生物碱类的分离颇为理想，但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酯、内酯等类型的化合物分离，因为有时碱性氧化铝可与上述成分发生次级反应，如异构化、氧化、消除反应等。②中性氧化铝是由碱性氧化铝除去氧化铝中碱性杂质再用水冲洗至中性得到的产物。中性氧化铝仍属于碱性吸附剂的范畴，不适用于酸性成分的分离。③酸性氧化铝是氧化铝用稀硝酸或稀盐酸处理得到的产物，不仅中和了氧化铝中含有的碱性杂质，并使氧化铝颗粒表面带有 NO3－ 或 Cl－ 的阴离子，从而具有离子交换剂的性质，酸性氧化铝适合于酸性成分的柱色谱。
(3) 活性炭：是使用较多的一种非极性吸附剂。一般需要先用稀盐酸洗涤，其次用乙醇洗，再用水洗净，于 80℃ 干燥后即可供柱色谱用。柱色谱用的活性炭，最好选用颗粒活性炭，若为活性炭细粉，则需加入适量硅藻土作为助滤剂一并装柱，以免流速太慢。
活性炭是非极性吸附剂，其吸附作用与硅胶和氧化铝相反，对非极性物质具有较强的亲和能力，在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中较弱，因此水的洗脱能力最弱而有机溶剂较强。从活性炭上洗脱被吸附物质时，溶剂的极性减小，活性炭对溶质的吸附能力也随之减小，洗脱剂的洗脱能力增强。主要分离水溶性成分，如氨基酸、糖、苷等。
(4) 聚酰胺： 商品聚酰胺 (polyamice) 均为高分子聚合物质，不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及丙酮等常用有机溶剂，对碱较稳定，对酸尤其是无机酸稳定性较差，可溶于浓盐酸、冰醋酸及甲酸。
聚酰胺对有机物质的吸附属于氢键吸附，一般认为，通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离氨基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。吸附的强弱则取决与各种化合物与之形成氢键缔合的能力。主要用于分离黄酮类、蒽醌类、酚类、有机酸类、鞣质类等成分。

⑧ 锰系吸附剂原理

离子交换的原理。根据查询锰系吸附剂的相返拿关资料得知，锰悉巧系吸附剂原理是离子交换的原理。氧化锰吸附材料的吸附作用是基于离子交换的原理，即氧化锰吸附漏陆搭材料中的氢离子和卤水中锂离子进行离子交换。

⑨ 离子交换原理

离子交换的基本原理 离子交换的选择性定义为离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子，则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对于丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。以D113型离子交换树脂制备硫酸钙晶须为例说明： D113丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂是一种大孔型离子交换树脂，其内部的网状结构中有无数四通八达的孔道，孔道里面充满了水分子，在孔道的一定部位上分布着可提供交换离子的交换基团。当硫酸锌溶液中的Zn2+，S042-扩散到树脂的孔道中时，由于该树脂对Zn2+选择性强于对Ca2+的选择性，，所以Zn2+就与树脂孔道中的交换基团Ca2+发生快速的交换反应，被交换下来的Ca2+遇到扩散进入孔道的S042-发生沉淀反应，生成硫酸钙沉淀。其过程大致为：
(1)边界水膜内的扩散 水中的Zn2+，S042-离子向树脂颗粒表面迁移，并扩散通过树脂表面的边界水膜层，到达树脂表面； (2)交联网孔内的扩散(或称孔道扩散) Zn2+，S042-离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，到达交换点；
(3)离子交换 Zn2+与树脂基团上的可交换的Ca2+进行交换反应；
(4)交联网孔内的扩散 被交换下来的Ca2+在树脂内部交联网孔中向树脂表面扩散；部分交换下来的Ca2+在扩散过程中遇到由外部扩散进入孔径的S042-发生沉淀反应，生成CaS04沉淀；
(5)边界水膜内的扩散 没有发生沉淀反应的部分Ca2+扩散通过树脂颗粒表面的边界水膜层，并进入水溶液中。 此外，由于离子交换以及沉淀反应的速度很快，硫酸钙沉淀基本在树脂的孔道里生成，因此树脂的孔道就限制了沉淀的生长及形貌，对其具有一定的规整作用。通过调整搅拌速度、反应温度等外界条件，可以使树脂颗粒及其内部孔道发生相应的变化，这样当沉淀在树脂孔道中生成后，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸钙沉淀。

⑩ 吸附原理是

固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附，称为物理吸附；如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附，将在第二节中讨论。
物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴发生，但在一个系统中，可能某一种吸附是主要的。在污水处理中，多数情况下，往往是几种吸附的综合结果。一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二：弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式，朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。