[科普中国]-离子交换亲和力

离子在离子交换树脂上的交换能力的大小称为离子交换的亲和力。这种亲和力与水合离子半径、电荷及离子的极化程度有关。水合离子的半径越小，电荷越高，极化度越大，其亲和力也越大。

简介离子在离子交换树脂上的交换能力称为离子交换树脂对离子的亲和力，同一离子交换树脂对不同离子的亲和力不同。这种亲和力与水合离子的半径、电荷及离子的极化程度有关。水合离子的半径越小，电荷越高，离子的极化程度越大，其亲和力也越大。由于树脂对不同离子的亲和力大小的不同，树脂具有一定的选择性。

离子交换树脂对不同离子的亲帮力大小，可用离子水合理论作初步的解释。这种理论认为：离子与若干个水分子结合，形成水合离子，阳离子的水合程发随着离子半径的减小以及电荷数的增大而增加。由于树脂吸留离子主要是靠静电引力，因此，树脂对离子的亲和力的大小就决定于水合离子的大小和电荷数的多少。例如： 、 ， 的水合离子电荷数相同，水合离子半径依次减小，树脂对这些离子的引力就依次增强，因此亲和力依次增强。1

亲和力顺序强酸性阳离子交换树脂(1).对于不同价态的离子，所带电荷数越高，亲和力越大。以下离子的亲和力大小顺序：Na+

(2).当离子价态相同时，亲和力随水合离子半径减小而增大。

对于常见的一价阳离子，亲和力大小顺序为：Li+

对于二价阳离子，顺序为：Mg2+

(3)稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小．主要是由于镧系收缩现象所致。

弱酸型阳离子交换树脂此类树脂对 的亲和力比其他阳离子大，除此之外，亲和力大小顺序与强酸型阳离子交换树脂相同。

强碱型阴离子交换树脂常见阴离子的亲和力顺序为：F-

由于树脂对离子亲和力的不同，进行离子交换时．就会呈现一定的选择性。若溶液中各种离子的浓度相同，则亲和力大的离子先被交换，亲和力小的后被交换。当用合适的洗脱剂洗脱时，后被交换的离子先被洗脱下来，从而实现分离。2

离子交换分离操作过程离子交换分离一般都是在交换柱上进行的，其操作过程包括：

1．树脂的选择和处理

根据分离的对象和要求，选择适当类型和粒度的树脂。树脂先用水浸泡，再用4～6 mol·L-1HCI溶液浸泡以除去杂质，并使树脂溶胀，最后用水冲洗至中性，浸于水中备用。此时，阳离子树脂已处理成H+型，阴离子树脂已处理成Cl-型。

2．装柱

装柱时应注意避免树脂层中出现气泡现象，因此经过处理的树脂应该在柱中充满水的情况下装入柱中。树脂的高度一般约为柱高的90%，为防止树脂的干裂，树脂的顶部应保持一定的液面。

3．交换

将待分离的试液缓慢地倾入柱中，并以适当的流速由上而下流经柱中进行交换。交换完成后，用洗涤液洗去残留的溶液及从树脂中被交换下来的离子。

4．洗脱

将交换到树脂上的离子，用适当的洗脱剂置换下来。阳离子交换树脂常用HCl溶液作洗脱剂，阴离子交换树脂常用HCl，NaOH或NaCl作洗脱剂。

5．树脂的再生

把柱内的树脂恢复到交换前的形式，一般地，洗脱过程也就是树脂的再生过程。1

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学