Ионообменная хроматография

1.

ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
1

2.

Иониты. Ионообменный механизм разделения и
концентрирования компонентов смеси
катиониты
иониты
аниониты
амфолиты
2

3.

Реакции ионного обмена
можно записать в следующем виде:
реакция катионного обмена
R-SO3-H+ + Na+ R-SO3-Na+ + Н+;
реакция анионного обмена
R-N(CH3)3+OH- + Cl- R-N(CH3)3+Cl- +ОН-
3

4.

4

5.

Амберлит IR-120 (США, Япония),
Дианон SK-1А (Япония), Зеролит
225 (Англия), Имак С-12
(Голландия), Дауэкс 50 (США),
Леватит S-100 (ФРГ), Вофатит
KPS (ГДР), Варион KS (ВНР),
Дуолит С-20 (Франция),
Алласион CS (Франция).
Основные показатели
КУ-2-8
КУ-23 (КУ-2-8П) (макропористый,300-400 м /г)
Насыпной вес, т/м3
0,75 – 0,9
Размер зерен*, мм
0,4 – 1,2
Удельный объем, мл/г
2,6 – 3,0
СОЕ, мг-экв/г:
по 0,1 н. NaOH
4,8 – 5,2
по 0,1 н. СаСl2
4,4 – 4,8
Содержание Cl-, мг/г не более
0,005
Содержание железа, %, не более
0,05
Термостойкость - 120—130° С в водных средах
2
0,25—1,2
3,0—4,8
4,3—4,8
5

6.

Иониты: органические и неорганические,
природные и синтетические (ИОС).
.
Структура гранулы ионита
(катионита):
6

7.

Классы ИОС в зависимости от природы
функциональных групп
Ионит
Тип
Фиксированные
ионы
Рабочие
рН
сильнокислотный
-SO3- (и -PO3-)
1 - 13
слабокислотный
– COOН, –ОН
6 - 13
сильноосновный
– (СН3)3N+
1 - 13
слабоосновный
NН+; NH2+
1-8
Катионит
Анионит
7

8.

КБ-2 получают омылением эфирных групп сополимера метилового
эфира акриловой кислоты с ДВБ.
Основные показатели
Насыпной вес, т/м3
Размер зерен, мм
Удельный объем Н-формы, мл/г
Удельный объем Na-формы, мл/г
СОЕ, мг-экв/г по 0,5 н NaOH
МРТ
0,5—0,7
0,3—1,0
2,6—3,0
5,0—6,0
10—11
90—100° С
8

9.

Катионитам КБ-1, КБ-4П-2
соответствуют: Амберлит IRC-50
(США), Цеокарб 226 (Англия),
Зеролит 226 (Англия).
Катиониту КБ-2 соответствуют:
Дуолит CS-101 (Франция), Ионак
С-270 (США),Пермутит С (США).
Щелочным омылением сополимера метилового эфира метакриловой кислоты и ДВБ
получается монофункциональный катионит гелевой структуры
Основные показатели
Насыпной вес, т/м3
Размер зерен, мм
Удельный объем, Н-формы, мл/г
Удельный объем Na-формы, мл/г
СОЕ, мг-экв/г по 0.5 н NaOH
МРТ
КБ-4
(10% ДВБ)
0,55—0,72
0,355—1,5
2,6—3,0
3,5—4,0
8,5-10
100 -110° С.
КБ-4П-2
(2,5% ДВБ)
0,68—0,82
0,25—1,0
2,7—3,0
5,3—6,0
9,5—10,5
80-100° С.
9

10.

Анионит АВ-17 химически стоек к
щелочам, кислотам, окислителям.
Обменная емкость мало зависит от
изменения рН среды.
Анионит механически прочен.
Может выпускаться с содержанием
ДВБ от 2 до 20%.
Основные показатели
Насыпной вес, т/м
Размер зерен, мм
Удельный объем, мл/г
Обменная емкость в статических
условиях, мг-экв/г
по 0,1 н НС1
по 0,1 н NaCl
Аналоги: Амберлит IRA-400 (США),
Дауэкс-1 (США), Зеролит FF (Англия),
Дуолит А-101 (Франция), Кастел А-500
(Италия), Дианон SA 10A (Япония),
Леватит М-500 (ФРГ) и др.
0,65—0,8
0,35-1,2
2,5-3,0
3,6-4,2
3,4-3,7
10

11.

Характеристики ионитов
1. Полная обменная емкость (ПОЕ)
Для разных марок смол ПОЕ от 2–10 ммоль/г сухого ионита.
2. Полная статическая (ПСОЕ) обменная емкость
3. Динамическая обменная емкость
Д (ДОЕ) – («до проскока»)
Дп (ПДОЕ)
11

12.

3. Динамическая обменная емкость
Д (ДОЕ) – до появления ионов в фильтрате («до проскока») на
выходе из колонки и
Дп (ПДОЕ) – полная динамическая обменная емкость
12

13.

ПФ (элюент) в ИОХ – системы растворителей с высоким
значением ε и способностью ионизировать соединения.
Элюотропные ряды формируются по принципам:
Многозарядные ионы удерживаются ионитом сильнее однозарядных.
При равных величинах зарядов удерживание падает с ростом
радиуса гидратированного иона.
На R-SO3-H+:
Th4+>Аl3+>Mg2+>Na+;
Ac3+>La3+>Y3+>Sc3+>Al3+
Ra2+>Ва2+ >Рb2+ > Са2+ > Ni2+ >Cd2+ >Co2+ >Zn2+ >Mg2+ >Ag+ >Cs+ >Rb+ > K+ >NH4+
>Na+ >H+ >Li+;
Для анионов: I– >HSO4– >ClO3– >NO3– >Bг– >CN– >HСO3– >NO2– >Сl– >
> ОАс– >OH– >F–.
Ряды могут меняться в зависимости от природы ионитов и условий.
13

14.

В ИОХ многие катионы разделяют в виде комплексов
с анионами кислот:
14

15.

15

16.

Закономерности, установленные при оценке селективности
ионитов:
1) в области низких концентраций при комнатной температуре
селективность ионита в водных растворах возрастает с увеличением
заряда иона;
2) сродство ионита к многовалентным ионам уменьшается с ростом их
концентрации;
3) сродство к иониту ионов одинаковой валентности возрастает с
уменьшением радиуса гидратированного иона;
4) в первую очередь ионный обмен происходит с ионами больших
размеров, например с комплексами, сод. органические лиганды;
5) с увеличением степени сшивки ионита его селективность возрастает
и достигает максимума при 15% сшитости.
16