TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Tiểu luận môn
PHÂN TÍCH SẮC KÝ
Chủ đề 7A:
Tìm hiểu nguyên tắc, ứng dụng sắc ký trao đổi ion
GVGD: TS. Trần Nguyễn An Sa
Lớp: DHPT6
Nhóm thực hiện:
Phạm Băng Thủy 10244211
Trần Nguyên Thái 10048021
Nguyễn Văn Trí 10075391
1
Nội dung ểu luận
Nội dung ểu luận
1.Định nghĩa sắc ký trao đổi ion
2.Nhựa trao đổi ion
3.Nguyên tắc sắc ký trao đổi ion
4.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trao đổi ion
5.Kỹ thuật tách sắc ký trao đổi ion
6.Các ứng dụng sắc ký trao đổi ion
6.1.Ứng dụng tách các ion
Ví dụ ứng dụng trong xử lý làm mềm nước
6.2.Ứng dụng chế tạo màng trao đổi ion.
Ví dụ công nghệ sản xuất muối ăn bằng phương pháp điện thẩm
6.3. Ứng dụng tách protein
2
SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION
SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION
Là một quá trình cho phép phân tách các ion hay các phân tử phân cực dựa trên tính chất của chúng, do các
ion được phân tách trong dung dịch có ái lực khác nhau với các trung tâm trao đổi ion trên chất rắn là pha cố định.

8
TÍNH CHỌN LỌC
TÍNH CHỌN LỌC
Tính chọn lọc của nhựa trao đổi ion biểu hiện ở ái lực của nhựa với các ion nhựa có thể trao đổi với ion này dễ hơn ion kia.
9
Đặc %nh của một số loại nhựa trao đổi ion
Đặc %nh của một số loại nhựa trao đổi ion
Loại nhựa Nhóm chức Đặc tính
Loại nhựa trao đổi cation
axit mạnh
-SO
3
-
Có khả năng trao đổi cation trong khoảng pH rộng. Phục hồi dạng H+ bằng
axit mạnh nồng độ cao
Loại nhựa trao đổi cation
axit yếu
-COO
-
Phản ứng trao đổi cation không xảy ra trong môi trường axit. Dễ phục hồi
lượng H+ bằng lượng axit tương đương.
Nhựa trao đổi anion bazo
mạnh
-H
2
C-NH
+
-CH
3
Có khả năng trao đổi anion trong khoảng pH rộng. Phục hồi dạng OH-bằng

Cơ chế trao đổi ion
Cơ chế trao đổi ion
Giai đoạn đầu: cân bằng. Các nhóm trao đổi được kết hợp tại thời điểm này với trung tâm trao đổi ion(thường là anion hay
cation đơn giản).
Giai đoạn thứ hai:các phân tử chất tan mang điện tích tương thích thay trung tâm trao đổi ion và liên kết thuận
nghịch.Chất chưa liên kết có thể được rửa ra.
Giai đoạn thứ ba, các chất được loại bỏ từ cột bằng cách thay đổi để rửa giải điều kiện bất lợi cho liên kết ion của các
phân tử chất tan.Điều này thường liên quan đến việc tăng cường độ ion của bộ đệm tách rửa hoặc thay đổi pH của nó
Giai đoạn thứ tư và thứ năm :việc loại bỏ từ cột các chất không tách rửa theo các điều kiện thí nghiệm trước đó và tái cân
bằng điều kiện để bắt đầu thanh lọc tiếp theo.
11
Nguyên tắc
Nguyên tắc

Là hiện tượng hấp thụ dựa trên tương tác tĩnh điện ion-ion.

Cơ sở của IEC là sự cạnh tranh các nhóm tích điện trái dấu trên chất trao đổi giữa các ion của chất cần tách với các
ion khác.

Tương tác giữa các phân tử nhỏ và các chất trao đổi phụ thuộc vào điện tích thực và lực ion của môi trường

Khi nồng độ ion cạnh tranh thấp, các ion cần tách sẽ liên kết với chất trao đổi,khi nồng độ ion cạnh tranh cao, các
ion cần tách sẽ rời ra.
12
Bản chất
Bản chất
Dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linh động của phân tử tĩnh rắn với các ion trong dung
dịch phân tích, khi cho dung dịch này đi qua cột được nặp đầy pha tĩnh. Bản chất của các quá trình phân tách là do
ái lực khác nhau của các ion trong dung dịch đối với các trung tâm trao đổi ion ( nhóm chứa ion) của ionit.
Dựa trên một phản ứng hóa học stoichiometric giữa các ion trong một mạng lưới và một chất rắn thông thường

Phương pháp đơn giản nhất để tách các ion là hấp thụ các cấu tử của hỗn hợp bằng axit sau đó tiến hành rửa
giải các cấu tử bằng các dung dịch thích hợp.
Ví dụ:

Tách các kim loại kiềm trong hỗn hợp

Tách các lantanit bằng cột cationit dạng R-H ứng dụng trong công nghiệp chế biến các nguyên tố đất
hiếm.

Tách các đồng vị như tách 14N và 15N trên nhựa cationit dạng sunfonic dưới dạng cation NH4
+

Làm sạch các ion vô cơ trong nước thiên nhiên hay trong dung dịch muối để thu được nước tinh khiết

Xử lý làm mềm nước cứng.

18
Ứng dụng trong xử lý làm mềm nước cứng
Ứng dụng trong xử lý làm mềm nước cứng
Sử dụng một loại nhựa có chứa ion Na
+
liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có khả năng liên kết với
Ca
2+
và Mg
2+
mạnh hơn Na
+
. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion và cho nước cần xử lý chảy qua cột, cation có
trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca

Màng trao đổi ion có tính chọn lọc:
Màng cationit chỉ để cho thấm cation
Màng anionit chỉ để thấm anion
Các màng trao đổi ion có chiều dày từ 0.1mm và 0.2mm và có lỗ phút (với đường kính từ 1 đến 2 phần triệu
của một milimet). Những màng này có đặc tính hữu dụng cho phép sự di chuyển của các ion như Na
+
, Cl
-
, Ca
2 +
và
Mg
2 +.
Màng trao đổi ion được rộng rãi được sử dụng trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm.

.
21
Nguyên tắc : dựa trên việc tách điện ion tích cực như các ion natri, magiê, canxi và
điện ion tiêu cực như các ion clorua
Ưu điểm: làm giàu hàm lượng muối trong nước biển, giá thành sản xuất thấp.
Công nghệ sản xuất muối ăn bằng phương pháp điện thẩm
22
Quy trình sản xuất muối nhờ phương pháp điện thẩm
Quy trình sản xuất muối nhờ phương pháp điện thẩm
Bể muối có các màng trao đổi anion và cation lắp xen kẽ.
Khi áp điện thế lên vào bể, natri tích cực, magiê và các ion canxi di
chuyển đến các điện cực âm; ngược lại, các ion âm, như các ion clorua, di
chuyển đến điện cực dương .
Chuyển ion dương như các ion natri bị ngăn chặn bởi các màng trao
đổi cation và ion âm như ion clorua được đẩy lùi bởi các màng trao đổi