螯合樹脂的應用

時間：2023-03-24 06:30:51來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

螯合樹脂的應用

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

螯合樹脂在無機、冶金、分析、放射化學、藥物、催化和海洋化學等領域得到了迅速的發展。特別是近年來重金屬離子對水質的污染、化學工業污水的凈化處理等問題日趨嚴重，地球化學、環境保護化學、公害防治等領域對螯合樹脂的需求也越來越高。從工業廢液中回收有用物質，這不僅有利于環境保護，而且可以充分利用資源，提高經濟效益。除此以外，高分子金屬絡合物可作為耐高溫材料、半導體材料、催化劑，用于手性氨基酸、肽的外消旋體的分離，有的作為輸送氧的載體，光敏樹脂、耐紫外光吸收劑、黏合劑和表面活性劑等，用途極為廣泛。下面主要以氨基羧酸型樹脂為例加以敘述。

(1)痕量金屬離子的分離、濃縮及回收

①由絡合能力小的陽離子所形成的鹽分離絡合性金屬離子的方法用任何氨基羧酸型樹脂都可以由堿金屬鹽分離重金屬離子。將欲分離的鹽溶液流通中性或堿性鹽型樹脂柱即可。形成惰性絡合物的金屬離子(Cr3+、Hg2+等)時可將柱子加熱至80～90℃。堿土金屬、重金屬類離子被吸附于樹脂上，洗脫是用2mol/L H2SO4，在80～90℃下進行，經水洗后冉以1mol/L EDTA的氨性溶液(pH8～9)，在80～90℃下洗脫。在洗脫操作之前，最好是將此樹脂在柱外用精制氨水處理，使成氨型。最初的H2SO4溶液可直接進行分析，而EDTA溶液需用硫酸酸化，蒸掉水，用硫酸潤濕的熱殘渣與70%過氯酸緩慢混合。經此操作可除去有機物及NH+，金屬離子以硫酸鹽的形式進行分析。

欲得到絡合能力弱的金屬離子，可使用過量很多的樹脂。柱子越長，對于分離痕量的離子越好。

②由含絡合性陽離子金屬鹽分離痕量金屬離子欲回收的痕量金屬離子與除去的金屬鹽陽離子，對于樹脂具有同樣親和性時，分離較難。當痕量金屬離子種類以及清楚時，要選擇DpH之差盡量大的樹脂。使用同一種配位基的樹脂(IDA，IAP，肌氨酸型樹脂等)，才有可能進行有效的分離。

③由弱絡合試劑分離絡合性痕量金屬離子從給電子化合物除去痕量的重金屬離子并非容易，然而用螯合樹脂有可能達到。H2O、NH3、CH3COO-、Cl-等弱絡合試劑，只將溶液流經樹脂就能除去重金屬離子。但要注意氨基酸樹脂不吸附堿土類、稀有元素、鋁等的離子。

④由強絡合試劑分離絡合性痕量的金屬離子絡合試劑的配位能力越強，越難分離它的金屬離子。然而絡合試劑-金屬的絡合穩定性比樹脂金屬的絡合穩定性強時也有可能除去?？梢允褂媒j合能力腔的螯合型樹脂，但要注意這時的交換能力非常小。DowexA-1,IDA樹脂等是適宜的。這些螯合樹脂不能從非常強的螯合試劑氰化物除去痕量的重金屬。

(2)金屬離子的定量分離

①用稀強酸的方法如果金屬離子能以強酸中的鹽溶液而分離，并能立即滴定定量是合宜的。很多情況下可用這種方法定量。如用間苯二酚-甲醛-間苯二胺縮聚樹脂可定量分離Co/Ni。將此樹脂的H型填于100×1cm的柱中，流通1mmol無緩沖劑的Co、Ni溶液。洗脫液用0.01mol/L HCl。則Co先洗出，然后再用1mol/L HCI洗脫Ni。

②金屬離子的過濾選擇定量分離金屬離子時，如能不經金屬吸附層的色譜展開而分離是非常好的。通過這種選擇過濾的方法進行了Fe3+/Cu2+的分離；UO2+、Ca2+、Mg2+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Zn2+中Fe3+與Cu2+的分離。例如，從Cul(I)鹽分離絡合能力弱的痕量金屬為使Cu2+定量地吸附在IDA樹脂上，Cu2+濃度應以0.01mol/L以下，這時以痕量存在的其他金屬離子(M)的濃度過于稀薄，對于直接定量洗脫液是困難的。能夠直接定量的是Cu：M=20：1。M若比此時再小時在洗脫后就需濃縮。從Cu分離洗脫后，使其吸附與第二根IDA樹脂柱上，再洗脫即可。用此方法可定量到1000：1的濃度。

③使用絡合劑溶液的金屬離子的選擇過濾在溶液中共存有低分子絡合試劑時，能使樹脂對金屬離子的選擇性、穩定性順序發生變化，從而使分離能夠順利進行。這個操作是先將樹脂在短柱中用絡合劑溶液處理使其達到平衡，然后在通常分離用的柱中，流通金屬離子的絡合劑溶液。這時，絡合劑常使溶液的pH值下降，故需以堿調節pH值。洗脫是用絡合劑溶液。由于洗脫的金屬離子是絡合物，不能直接用滴定法定量。分離絡合劑時，將所得的洗脫液的pH值調到5，在70℃下通過適當的中性吸附樹脂，用水充分洗滌分離的絡合劑后，以2mol/L H2SO4吸附的金屬離子。

④利用金屬離子選擇掩蔽的選擇過濾使特定的金屬離子絡合以掩蔽而阻礙向樹脂上的吸附來進行分離。掩蔽劑常用KCN。用此方法可將UO、Hg2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Zn2+、Ag+中的Pb，UO2分離出來。

除NH3/NH4NO3緩沖液與KCN外，再添加微量的酒石酸，使Pb，UO2磷化物滯留與溶液中。將IDA樹脂事先用NH3/NH4NO3緩沖液達到平衡后流通上述溶液。當有Co2+共存時先在空氣中放置24h，使不穩定的[Co(CN)6]4-絡合物氧化為溫度的[C(CN)6]3-。由于[Ni(CN)6]2-、[Co(CN)4]3-、[Cu(CN)]3-、[Hg(CN)4]2-、[Ag(CN)2]-不與IDA樹脂的配位基進行交換反應，用水即能洗脫出來。Cu2+、Cd2+在IDA樹脂上部分形成CN-·IDA混合絡合物而被吸附。在40℃下用含有少量CN-的緩沖液即能洗脫出來。水洗后，被吸附的Pb2+、UO2+可用0.5mol/L HNO3洗脫。Zn，Cd的螯合物可用甲醛分解其CN絡合物后再進行。分解Ni，Cu的絡合物，可在升溫下使用雙氧水。Co3+絡合物可用熱H2SO4與HCIO4分解。Hg2+、Ag+絡合物也可用同樣方法分解。

(3)金屬絡合物的分解、分析

與分離金屬離子相反，利用金屬離子與樹脂的絡合以分離金屬離子與低分子配位體，低分子配位體由下部流出。這樣就能使得金屬離子與配位體各自分開，再進行它們的分析即可。此法比常用的H2S、電解的分解方法有很多長處。

(4)金屬鹽及有機化合物的精制

根據欲精制鹽的陽離子配位體的強弱來決定是采用過濾法，還是置換色譜法。堿金屬、堿土金屬離子-般用過濾法就能滿足要求。重金屬鹽需用置換色譜法，置換色譜法要用較長的杜子[長：徑=(20～100)：1]。

精制有機溶劑時，由于樹脂與有機溶劑的親和很重要，有機溶劑需加水。所加水量由下述實驗確定。在干凈的溶劑中加人絡合而顯色的適當金屬離子，再加入與水能混容的溶劑，緩慢通過中性型樹脂。如果柱能吸附金屬離子而顯色時，可以不加水就能精制。如不顯色，加入適當量的水觀察其著色的狀態，以取得必須加入的水量。

(5)其他

將交聯度小的IDA樹脂涂布于紙上，用于定量分析極微量的金屬離子混合物。還有研究了外消旋體的分離。氯甲基化聚苯乙烯的交聯聚合物與L-脯氨酸反應：

使其吸附Cu(I)。將其填于柱(9×475mm)中，流通5mL脯氨酸外消旋體的10%溶液，用水洗脫(7.5mL/h)，洗脫液每6.2mL取樣。在起始流通到第21小時后開始流通1mol/L氨溶液。從編號5～18、32～50級分分別得到純的L-及D-脯氨酸0.25g。同樣，也能分離丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸等的外消旋體。但是，從此操作要用水來洗脫L-體，及用0.5～1.0mol/L氨來洗脫D-體這點，被認為其選擇性不是動力學性質，而是基于熱力學性質。

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