离子交换是指通过固定于固相材料上的活性基团与样品中的离子发生化学反应,互相交换。 原理是利用同一空间内的两种离子之间的静电作用力,使离子在活性基团与树脂之间交换,使样品中某些不期望的离子排除,并达到提纯、富集、分离目标离子的作用。离子交换常用于水净化、实验室样品制备、有机合成和蛋白质纯化等领域。离子交换能够消除硬度、去除污染物、调节pH值,并且成本低、使用方便,是一种广泛应用的分离纯化技术。
离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜,阳离子膜通常是磺酸型的,带有固定基团和可解离的离子
具有离子交换性能外还有良好的脱色作用。脱色作用实质上是利用树脂中固定离子的电荷吸附作用。因大多数色素为阴离子物质或弱极性物质,故而可用离子交换树脂吸除大孔型离子交换树脂具有很强的脱色作用,可作为优良的脱色剂,用于葡萄糖、蔗糖、甜菜糖的脱色。
与活性炭相比,离子交换树脂脱色具有可反复使用、使用周期长、使用方便、产品损耗少等优点。
是通过吸附在阳树脂上的氯离子置换,将钠镁离子吸附在树脂上而释放出氯离子
原理就是把比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中,对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大,所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。
一般阳、阴树脂装填的比例为1:2,也有装填比例为1:1.5的,可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出设备以外,且阳、阴树脂同时再生,因此所需附属设备少,操作简便。混床处理工艺的设备包括混合离子交换器和体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴(阳)树脂再生器、树脂贮存塔、混杂树脂塔和酸碱再生设备。产水量从0.5t/h—98t/h。阳床装载强酸阳离子交换树脂,阴床装载强碱
工作原理:钠鉀离子交换,依托平面密封集成多路阀的先进技术,用转动对位方式实现液相的切换,控制原水、软化水、盐液和废水在系统内的流量和流向,自动完成交换器周期循环软化过程的全自动。
总之,离子交换是用于降低水中的硬度,生水由上而下通过交换器进行软化,水中含有的镁、钙、阳离子与水交换剂的钠离子互相交换;生水被软化成为极少的钙、镁、盐类的水,也就是软水。其剩余硬度不超过0.03毫克/升。
离子交换层析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于介质中的pH,所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的pH。
离子交换层析所用的交换剂是经酯化、氧化等化学反应引入阳性或阴性离子基团制成的,可与带相反电荷的蛋白质进行交换吸附。
DEAE-纤维素为二乙氨乙基纤维素,是阴离子交换剂.
其原理基于离子交换层析:离子交换层析中,基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成.
由于蛋白质也有等电点,当蛋白质处于不同的pH条件下,其带电状况也不同.阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质,所以这类蛋白质被留在柱子上,然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施,将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来.结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来.反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来.
离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程: 离子交换树脂作用环境中的水溶液中,含有的金属阳离子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,在水中易生成H+离子)上的H+ 进行离子交换,使得溶液中的阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中,(即为阳离子交换树脂原理)。
水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团,在水中易生成OH-离子)上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-交换到水中,(即为阴离子交换树脂原理)。
而H+与OH-相结合生成水,从而达到脱盐的目的。
离子交换色谱(ion exchange chromatography,IEC)以离子交换树脂作为固定相,树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。
当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时,组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。
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