離子交換樹脂在分析分離中的應用

宋榮娜 賀桃（黃淮學院化學化工系， 河南 駐馬店 463000）

離子交換樹脂在分析分離中的應用

宋榮娜 賀桃（黃淮學院化學化工系， 河南 駐馬店 463000）

離子交換普遍存在于自然界萬物的運動變化中。離子交換樹脂作為離子交換的載體，在分析化學領(lǐng)域有非常重要的研究價值。目前，離子交換樹脂已有2000多種，廣泛應用于化工生產(chǎn)，食品工業(yè)，分析化學等領(lǐng)域。利用機子交換樹脂進行交換，吸附，以達到富集分離的目的。本文主要通過對離子交換樹脂在去離子水的制備、硬水軟化、預富集離子中的應用來介紹其在分析分離中應用。

離子交換樹脂；離子交換法；富集；應用；發(fā)展

1　離子交換樹脂簡介

離子交換樹脂是一類具有功能基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物，由化學性質(zhì)，與酸、堿和一般溶劑都不起作用的骨架和連接在骨架上可以電離的、可被交換的活性基團兩部分構(gòu)成。其中，活性基團對離子交換劑的交換性質(zhì)起著決定性作用，可與溶液中的離子進行離子交換反。

2　離子交換樹脂的應用

（1）離子交換樹脂制備去離子水的應用 用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換反應進行分離的方法叫作離子交換分離法。離子交換法制備去離子水具有耗能少、成本較低，得到的去離子水水質(zhì)較好，操作過程容易控制和管理等優(yōu)點；除此之外，離子交換分離法還具有分離效率高、選擇性高、適用性強、應用廣泛等特點。目前已被大多數(shù)人接受和認可，用離子交換樹脂分離電解質(zhì)和非電解質(zhì)可作為制備去離子水的原理。溶液通過樹脂柱，樹脂把電解質(zhì)交換掉，停留在樹脂柱上，而非電解質(zhì)則通過樹脂柱流出。關(guān)于去離子水的制備敘述如下：將自來水或天然水先通過型交換樹脂，去掉各種陽離子：R-SO3H+M+=R-SO3M+H+然后通過強堿性陰離子交換樹脂，去掉陰離子：R-N（CH3）3OH+X-+H+=R-N（CH3）X+H2O可得到去離子水，并且用過的樹脂可用酸或堿再。

（2）離子交換樹脂在硬水軟化中的應用 硬水是指含有高濃度礦物質(zhì)的水，里面含有的金屬離子以鈣和鎂居多，和大氣中的二氧化碳，水結(jié)合生成鈣鹽和鎂鹽。硬水中的鈣鹽和鎂鹽大部分以碳酸氫鹽、碳酸鹽等比較穩(wěn)定的形式存在。硬水并不對身體造成直接危害，但是會給生產(chǎn)生活工業(yè)等反面帶來許多麻煩。用硬水烹煮魚肉、蔬菜，不易煮熟而降低食物的營養(yǎng)價值，用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值。用硬水還會使肥皂和清潔劑的洗滌效果降低等；在工業(yè)方面，鈣鎂鹽的沉淀形成鍋垢，阻礙熱傳導，使鍋爐局部過熱，引起鍋爐破裂，甚至還會導致鍋爐的爆炸而造成事故的發(fā)生。硬水軟化的機理是：運用離子交換的原理，用鈉離子交換樹脂吸附水中的鈣鎂離子，釋放出鈉離子，從而使水質(zhì)達到軟化的目的。

（3）離子交換樹脂預富集技術(shù)在痕量離子分析中的應用 富集，作為分離的一種，常用于痕量分析，從大量的母體物質(zhì)收集所要測定的少量物質(zhì)，轉(zhuǎn)移至較小的體積體系，提高其濃度以達到測定下限以上。采用離子交換技術(shù)可將痕量元素從較大體積的溶液中交換到離子交換小柱上，再用少量淋洗液洗脫，采用這種方法可以有效地富集痕量元素。這項技術(shù)對人體內(nèi)微量元素的測定也有幫助，例如釩，作為人體的微量元素之一，具有減弱合成膽固醇、降低血壓的作用，其主要存在于人的頭發(fā)中，通過測定釩的含量以確定人的身體健康狀況。這一技術(shù)對飲食安全、健康狀況、處理火場事故中起著不可替代的作用。預富集技術(shù)的過程，由于鉑、鈀在礦石中的含量極低，一般僅為因此經(jīng)過富集之后才能進行測定?？蓪⑹綐佑猛跛芙夂?， 加入濃HCl，使鈀、鉑形成（PtCl4）2-和（PdCl4）2-絡陰離子。稀釋之后，將試液通過強堿性陰離子交換樹脂，即可把鈀、鉑交換到樹脂相上。這樣一方面可以使（PtCl4）2-和（PdCl4）2-與其他陽離子分離，另一方面，當濃度較稀的（PtCl4）2-和（PdCl4）2-試液不斷流過交換柱時， （PtCl4）2-和（PdCl4）2-便逐漸富集交換到樹脂相中。最后，將含有（PtCl4）2-和（PdCl4）2-的樹脂進行高溫灰化處理，以除去樹脂，再用王水浸取殘渣，就可以得到含Pt（IV）和Pd（IV）濃度較高的試液，再用光度法進行測定，從而得知鈀、鉑含。

（4）離子交換樹脂在相同電荷離子間的分離中的應用 在工業(yè)生產(chǎn)檢測中，有時需要檢測某一單一金屬的含量，避免不了其他相同電荷混合離子的干擾。這時，可將相同電荷的金屬離子一起吸附到樹脂柱上，然后進行選擇性淋洗，將它們分離。選擇性淋洗法一般是選用一種配位劑能與某種金屬離子形成配陰離子，這樣就能與其他陽離子分離。例如，測定含Pb2+、Ba2+的混合物，使該溶液通過陽離子交換樹脂、均被吸附在樹脂柱上，然后用NH4AC淋洗，使Pb2+形成PbAC3很容易就被洗脫下來，待Pb2+洗脫完畢后，再用NI洗脫3a2+，最后分別測定Pb2+和Ba2+。

（5）離子交換樹脂的再生 離子交換完畢后，用洗滌液流經(jīng)交換柱，除去殘留在交換柱中的試液和被交換下來的各種離子。樹脂柱經(jīng)洗滌后，先用適當?shù)南疵搫⑽皆谥系碾x子洗脫下來。然后把樹脂柱加入洗脫劑，將洗脫下來的離子流經(jīng)柱下部未交換的樹脂又被交換。開始時，流出液中被交換的離子濃度為零，隨著洗脫劑的加入，被交換的離子濃度越來越大，直至使流出液中被交換的離子濃度達到最大。（這一過程也可作為再生過程，洗脫完畢，樹脂恢復到交換前的狀態(tài)，用蒸餾水洗滌即可）將離子從樹脂上洗脫下來后，樹脂柱需要用酸或堿進行再生，恢復到交換前的狀態(tài)。

離子交換樹脂作為一種鮮活技術(shù)，目前受到世界各國的重視。隨著離子交換樹脂應用范圍的擴大，其發(fā)展前景也是非?？捎^的?？梢灶A見，隨著科技水平的不斷進步，離子交換樹脂將在未來發(fā)揮更加重要的作用。因此，準確預測其未來的發(fā)展方向?qū)ξ覈x子交換樹脂生產(chǎn)者和消費者來說有著重要意。

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