Tìm hiểu về sắc ký ion

1.1.2 Định nghĩa Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trênhai pha: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh,m

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

TÊN ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION

GVHD: Ths Võ Thúy Vi SVTH: Nguyễn Minh Hậu LỚP: 05DHHH4

MSSV: 2004140413

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2016

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

TÊN ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP

SẮC KÝ ION

GVHD: Ths Võ Thúy Vi SVTH: Nguyễn Minh Hậu LỚP: 05DHHH4

MSSV: 2004140413

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2016

Trong thời gian làm đồ án công nghệ kỹ thuật hóa học, em đã nhận được nhiều

sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Võ Thúy Vi, giảng viên Bộ mônHóa Phân Tích - trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP HCM ,Cô đã tận tìnhhướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án

Em cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô giáo trong trường Đại học CôngNghiệp Thực Phẩm TPHCM nói chung, các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Hóa Họcnói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyênngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trongsuốt quá trình học tập Em cũng xin cảm ơn Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm đãtạo điều kiện và cung cấp toàn bộ những phương tiện để giúp em hoàn thành đồ án

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án

i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên Nguyễn Minh Hậu MSSV :2004140413

Nhận xét :

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

Điểm đánh giá: ……….

……….

……….

……….

Ngày ……….tháng ………….năm 2014

( ký tên, ghi rõ họ và tên)

Sinh viên Nguyễn Minh Hậu MSSV : 2004140413

Nhận xét : ……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

……….

Điểm đánh giá: ……….

……….

……….

……….

Ngày ……….tháng ………….năm 2014 ( ký tên, ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii,iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ SẮC KÝ và SẮC KÝ ION 1

1.1 Tổng quan về sắc ký 1

1.1.1 Vài nét lịch sử 1

1.1.2 Định nghĩa 1

1.2 Phân loại và các phương pháp sắc ký 1

1.2.1 Phân loại theo cơ chế tách 2

1.2.2 Phân loại theo cách hình thành sắc đồ 3

1.3 Giới thiệu sắc ký ion 5

1.3.1 Định nghĩa 5

1.3.2 Phân loại sắc ký ion 5

CHƯƠNG 2 SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION (ION EXCHANGE) 6

2.1 Khái quát về sắc ký trao đổi ion 6

2.2 Bản chất của quá trình trao đổi ion 6

2.3 Pha Tĩnh và Pha Động 6

2.3.1 Ionit 6

2.3.2 Nhựa trao đổi ion 7

2.3.3 Cationit 8

2.3.4 Anionit 9

2.3.5 Ionit lưỡng tính 10

2.3.6 Cơ chế trao đổi 10

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng 11

CHƯƠNG 3 SẮC KÝ GHÉP CẶP ION ( ION PAIR) 12

3.1 Khái quát sắc ký ghép cặp ion 12

3.2 Bản chất sắc ký ghép cặp ion 12

3.3 Pha Tĩnh và Pha Động 12

3.3.1 Pha tĩnh 12

3.3.2 Pha động 13

3.3.3 Cơ chế lưu giữ 15

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng 16

CHƯƠNG 4 SẮC KÝ LOẠI TRỪ ION (ION EXCULSION) 17

4.1 Khái quát sắc ký loại trừ ion 17

4.2 Bản chất của sắc ký loại trừ ion 17

4.3 Pha tĩnh và Pha động 17

4.3.1 Pha tĩnh 17

ii

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG CỦA SẮC KÝ ION 23 5.1 Một số thiết bị sắc ký ion dung trong phòng thí nghiệm 23 5.2 Ứng dụng của sắc ký trao đổi ion trong phân tích định lượng 25

iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1 Sắc đồ phân tích tiến lưu 3

Hình 1.2 Sắc đồ phân tích thế đẩy 4

Hình 1.3 Sắc đồ phân tích rửa giải 4

Hình 2.1 Nhựa trao đổi ion 7

Hình 2.2 Cấu trúc nhựa trao đổi cation 8

Hình 2.3 Cấu Trúc nhựa Anionit 9

Hình 3.1Cấu trúc cột ODS 12

Hình 3.2 Cấu trúc LC-DB 13

Hình 3.3 Cấu trúc có gốc isopropyl 13

Hình 3.4 Anion của axit mạnh 14

Hình 3.5 Ion-pair reagent: nguyên tắc đối ion 15

Hình 4.1 Cơ chế rửa giải của dung môi axit 19

Hình 4.2 Cơ chế loại trừ ion 21

Hình 4.3 Cơ chế loại trừ ion của pha động va pha tĩnh 22

Hình 5.1 Máy sắc ký ion MetroHM 23

Hình 5.2 Hệ thống Máy sắc ký ion MetroHM 23

Hình 5.3 Máy phân tích sắc kí ion 23

Hình 5.4 Máy Sắc kí tự động 24

Hình 5.5 Máy sắc ki ion 25

DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Xác định các anion vô cơ và các cation của IEC 19

iv

Chương 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ SẮC KÝ và SẮC KÝ ION

1.1 Tổng quan về sắc ký

1.1.1 Vài nét lịch sử

Phương pháp sắc ký được phát triển vào năm 1903 do nhà thực vật hoc ngườiNga Michael C.Txvet.Ông thực sự là người đầu tiên có công tìm ra phương pháp, giảiquyết vấn đề tách các chất có tính chất giống nhau theo một cơ chế độc đáo, hoàn toànkhác với phương pháp tách đã từng có trước đây, tuy nhiên phát hiện này đã bị lãngquên nhiều năm

Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký phân bố trên giấy và đưa ra lýthuyết đĩa để giải thích các quá trình sắc ký, các tác giả đã ứng dụng để tách cácancaloit từ các cây thuốc phục vụ cho chế tạo dược phẩm Do có công trong việc pháttriển lý thuyết của phương pháp cho nên năm 1952 hai ông được nhận giải thưởngNobel về hoá học

Cũng từ năm 1952 những máy sắc ký mới ra đời tỏ ra có ưu thế do có hiệu quảtách rất cao Cột mao quản và các detectơ sau này được cải tiến tăng độ phân giải và

độ nhạy của phương pháp người ta có thể phân tích được các chất có hàm lượng nhỏ

cở ppm và ppb Từ đây phương pháp được phát triển nhanh, ứng dụng được nhiềutrong thực tế

Về sắc ký lỏng một kỹ thuật mới được phát hiện từ năm 1970 làm tăng hiệu quảtách đó là sắc ký lỏng hiệu năng cao (high performance lipuid chromatography-HPLC): Chất nhồi cột được cải tiến, máy tính và thiết bị vào bổ trợ được đưa vào, tăngcường khả năng của phương pháp

Ngày nay kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và các phương pháp khác được áp dụng

Đó là kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và khối phổ ( MS, GC-MS) sắc ký và cộng hưởnghạt nhân, sắc ký đa chiều, sắc ký điện mao quản (CEC) Phương pháp có độ chínhxác và độ nhạy rất cao, phân tích được nhiều đối tượng phức tạp hơn

1.1.2 Định nghĩa

Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trênhai pha: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh,một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi lạ pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lựckhác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau

1.2 Phân loại và các phương pháp tách sắc ký.

Phương pháp đầu tiên được nhiều người quan tâm, đây là phương pháp phân loạiđơn giản theo hệ pha tức là chất phân tích phân bố giữa hai pha

Sơ đồ phân loại các phương pháp sắc ký:

Trường ĐHCNTP – Khoa Công Nghệ Hóa Học

1.2.1 Phân loại theo cơ chế tách

1.2.1.1 Sắc ký hấp thụ.

Sắc khí hấp thụ là phương pháp dựa trên cơ sở phân bố chất phân tích giữa phatĩnh và pha động nhờ tương tác phân tử thông qua các trung tâm hấp thụ Pha tĩnh làcác chất rắn hoặc lỏng có diện tích bề mặt lớn, bền vững về mặt hoá học Chúng hấpthụ chất phân tích trên bề mặt của chúng ở các mức độ khác nhau khi cho pha độngchứa chất phân tích tiếp xúa với chúng Tuỳ thuộc lực liên kết giữa pha tĩnh và từngcấu tử chất phân tích có trong pha động, khi cho pha động đi qua pha tĩnh chúng sẽ dichuyển với tốc độ khác nhau

1.2.1.2 Sắc ký phân bố lỏng - lỏng.

Sự phân biệt giữa sắc ký phân bố lỏng-lỏng và sự phân bố thông thường là ở chỗsắc ký phân bố lỏng - lỏng còn được gọi là sắc ký chiết, pha tĩnh là chất lỏng phađộng cũng là chất lỏng, sự phân bố chất phân tích giữa hai pha lỏng giống như quá

Cơ Chế

Hệ Pha

C

A

B A

A

B A

A

C trình chiết, còn sự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân tích vào hai pha không cần xét tới lỏng hay rắn Điểm khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố lỏng - lỏng và sắc ký hấp phụ là ở chỗ: sắc ký phân bố lỏng- lỏng có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phương pháp có độ nhạy cao nhưng có nhược điểm là pha tĩnh không được bền vững, hiện tương trôi mất pha tĩnh làm cho độ lặp lại bị giảm 1.2.1.3 Sắc ký rây phân tử (sắc ký loại cở). Pha tĩnh là các chất rắn có diện tích bề mặt lớn, xốp, có những đường đi trong lòng chất rắn, còn gọi là mao quản có kých thước cở phân tử Các phân tử chất phân tích có thể thấm vào chất đó ở mức độ khác nhau tuỳ theo kých thước của chúng Các chất phân tích có kých thước lớn không thể đi vào sâu vào pha tĩnh được, sẽ bị rửa giải nhanh còn các phân tử chất phân tích có kých thước nhỏ phân bố sâu vào pha tĩnh sẽ bị rửa giải chậm Thứ tự rửa giải là các chất có kich thước nhỏ đi ra sau và ngược lại Thời gian lưu của các chất tỷ lệ nghịch với kých thước phân tử của chúng Tuy nhiên chất phân tích có thể có tương tác khác với pha tĩnh Như vậy một phép sắc ký có thể tách theo một hay nhiều cơ chế khác nhau mà chúng ta không xét ở đây 1.2.2 Phân loại theo cách hình thành sắc đồ 1.2.2.1 Phân tích tiền lưu. Các cấu tử A, B, C có ái lực với pha tĩnh là A < B< C Cho hỗn hợp chất phân tích liên tục đi qua cột, chất phân tích có ái lực với pha tĩnh thấp nhất đi trước, tiếp theo là chất có ái lực yếu hơn Tuy nhiên do chúng ta cho liên tục chất phân tích vào nên đi sau A là A + B và A+B+C chỉ có một phần chất tinh khiết A đi trước

1.2.2.2 Phân tích thế đẩy. Trong sắc ký này, chúng ta cũng nạp lượng nhỏ hỗn hợp chất phân tích A, B, C vào cột sau đó cho chất D là chất đẩy liên tục đi qua cột Ái lực hấp thụ là A<B<C<D Do D đẩy C, C lại đẩy B,B lại đẩy A nên sắc đồ có dạng như sau:

nồng độ

A A

t V

Hình 1.1 Sắc đồ phân tích tiền lưu

Nồng Độ

Trường ĐHCNTP – Khoa Công Nghệ Hóa Học

1.2.3.3 Phân tích rửa giải.

Đưa một lượng nhỏ mẫu bao gồm các chất A, B, C vào cột sau đó dùng chất E có

ái lực hấp thụ với pha tĩnh yếu nhất để rửa giải liên tục Cả A, B, C, E đều tan tốt trongpha động Thứ tự ái lực hấp thụ là E<A<B<C Một câu hỏi đặt ra làm sao E có ái lựchấp thụ yếu nhất với pha tĩnh lại có thể rửa giải A, B, C ? Để trả lời câu hỏi này chúng

ta hình dung là sự tranh chấp những trung tâm hoạt đông ở pha tĩnh không phải chỉ cómột cấu tử chất phân tích tương tác với cấu tử chất rửa giải mà ở đây có thể có nhiềucấu tử rửa giải tham gia (câu tử có thể là ion hoặc phân tử)

Giả sử có chất tan C(phân tử hoặc ion) đã hấp thụ vào pha tĩnh, để phân bố C trởlại pha động phải cần tới nhiều cấu tử rửa giải E Quy luật ưu thế số đông xem ra cótác dụng Vì vậy khi rửa giải người ta thường chất rửa giải có nồng độ lớn hơn chấtphân tích rất nhiều

Sắc ký rửa giải có ứng dụng nhiều trong lĩnh vực phân tích do hiệu quả tách cao

1.3 Giới thiệu sắc ký Ion

D C

HPLC là sắc kí rất đa dạng về các hình thức phân tích chất , có thể thấy đượcHPLC đạt hiệu năng rất cao nhờ các phương pháp tách như Sắc kí pha thuận, pha đảo ,rây phân tử ,… Nhưng các phương pháp thường thấy của HPLC cũng có một số hạnchế là khó dạt được hiệu năng cao đối với các chất phân tích ion chính vì vậy phươngpháp sắc kí Ion là phương pháp tối ưu trong trương hợp chất phân tích ion ,đạt đượchiệu năng cao nhất so với các phương pháp còn lại.

1.3.1 Định nghĩa :

Sắc ký ion là kỹ thuật tách các cấu tử anion hay cation từ hỗn hợp qua cột sắc kýdựa trên ái lực khác nhau của mỗi ion đối với pha tĩnh và pha động

– Ion càng bị giữ mạnh bởi pha tĩnh thì càng ra trễ

– Gradient : tăng nồng đô/điện tích của eluent

Một định nghĩa tổng quát hơn và phù hợp hơn để xác định ion sắc ký: “Ion sắc

ký bao gồm tất cả các phân tách sắc ký lỏng nhanh chóng của các ion trong các cột cùng trực tuyến với phát hiện và định lượng trong dòng chảy thông qua một máy dò”.

Định nghĩa này đặc trưng cho sắc ký ion không phân biệt của cơ chế tách và phát hiệnphương pháp trong khi tại cùng một thời gian nhất định

1.3.2 Phân loại Sắc ký ION

- Sắc ký trao đổi ion (Ion exchange )

Sắc ký trao đổi ion dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linhđộng của pha tĩnh rắn với các ion trong DD phân tích, khi cho DD này đi qua cột đượcnạp đầy pha tĩnh Các pha tĩnh trong trường hợp này được gọi là chất trao đổi ion

- Sắc ký ghép cặp ion (Ion pair)

Sắc ký ghép cặp ion là một biên thể của sắc ký pha đảo trong đó pha tĩnh và phađộng như sắc ký pha đảo Điều khác biệt là trong sắc ký ghép cặp ion phải tạo điềukiện để chất phân tích phải ở dạng ion hóa hoàn toàn (bằng cách điều chỉnh pH)

- Sắc ký loại trừ ion (Ion exclusion)

Sắc ký loại trừ ion là một phương pháp thay thế cho sắc ký trao đổi ion trong đómẫu ion hóa được loại trừ khỏi các lổ rổng trọng cột nhằm ngăn chặn sự tương táctrong lần rửa giải đầu tiên , khi các hợp chất ion yếu và không ion rửa giải sau

Chương 2 : SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION (ION EXCHANGE)

2.1 Khái quát về sắc ký trao đổi ion

Trường ĐHCNTP – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Sắc ký trao đổi ion (IC) là một phần của sắc ký lỏng (LC) Theo Liên minh Quốc

tế của Cơ bản và Ứng dụng Hóa học (IUPAC) sắc ký trao đổi ion được định nghĩa nhưsau: "Sắc ký trao đổi ion dựa trên sự khác biệt của các phân tử gần nhau tao đổi ionvới nhau trong chất phân tích

Sắc ký trao đổi ion dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linhđộng của pha tĩnh rắn với các ion trong dung dịch phân tích, khi cho dung dịch này điqua cột được nạp đầy pha tĩnh Các pha tĩnh trong trường hợp này được gọi là chất traođổi ion

2.2 Bản chất của quá trình trao đổi ion

Sắc ký trao đổ ion dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linhđộng 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 Các pha tĩnh trong trường hợp này được gọi là chấttrao đổi ion, bản chất của các quá trình phân tách là do ái lực khác nhau của các iontrong dung dịch đối với các trung tâm trao đổi ion ( nhóm chứa ion) của ionit

Sắc ký trao đổi ion (IC) được dựa trên một phản ứng hóa học lượng pháp giữacác ion trong một mạng lưới và một chất rắn thông thường mang theo các nhóm chứcnăng mà có thể sửa chữa các ion như là một kết quả của điện cực Trong trường hợpđơn giản trong sắc ký cation đây là những nhóm axit sulfonic, anion sắc ký làamonium nhóm bậc bốn Trong các ion lý thuyết với cùng bản chất có thể được traođổi hoàn toàn thuận nghịch giữa hai giai đoạn Quá trình trao đổi ion dẫn đến một điềukiện của cân bằng

Trao đổi Ion thông thường bao gồm các giai đoạn vững chắc trên bề mặt có cácnhóm ion được cố định Bởi vì các điều kiện của điện tích trung lập luôn luôn có mộtđiện tích trái dấu khi nhận ion trong vùng lân cận của các nhóm chức năng Ion nhậnthường bắt nguồn từ giai đoạn di động và do đó còn được gọi là rửa giải ion Nếu mẫuđược bổ sung, trong đó có hai ion chất phân tích A- và B- sau đó một thời gian ngắnthay eluent ion E- và được giữ lại cố định trước khi chúng lần lượt trao đổi ion rửa giải.Đối với anion sắc ký kết quả này trong cân bằng thể hồi phục sau đây:

Resin –N+R3E- + A- Resin –N+R3 A- + EResin –N+R3E- + B- Resin –N+R3 B- + E-

Các ionit vô cơ và hữu cơ tự nhiên ít được sử dung trong thực tế vì có độ bền cơ

và độ bền hóa và khả năng trao đổi ion thấp Được sử dụng nhiều nhất là các ionit hữu

cơ tổng hợp chức nhựa trao đổi ion

2.3.2 Nhựa trao đổi ion.

Nhựa trao đổi ion được cấu tạo hợp chất polymer hữu

cơ gồm các sườn hydrocarbon có mang các nhóm chất hoạt

động các nhóm chức này nối với các ion linh động bằng

lực hút tĩnh điện Có hai loại nựa chính: cation (nhựa trao

đổi cation), anion (nhựa trao đổi anion) Ngoài ra cón có

các loại ionit đặc biệt như ionit lưỡng tính (trao đổi cả

anion và cation) ionit có chứa nhóm tạo phức: Ionit chứa

nhóm oxy hóa khí: ionit lỏng và cả màng trao đổi ion

- Tính chất vật lý của nhựa.

Nhựa trao đổi ion có màu vàng nâu đen thẩm Trong

quá trình sử dụng nhựa , sau một thời gian nhựa sẽ mất hiệu lực thường sẽ thâm hơn sovới ban đầu và nhựa trao đổi ion thường có dạng hình cầu Nhựa trao đổi ion có độ nởtương đối lớn, khi đem nhựa dạng keo ngâm vào trong nước thì thể tích của nhựa tănglên đáng kể Độ ẩm khô là % khối lưỡng nước trên khối lượng nhựa ở dạng khô, hoặcnếu là ở dạng ướt thì là độ ẩm ướt Về khả năng chịu nhiệt: các loại nhựa bị ảnh hưởngbởi nhiệt độ đều có giới hạn nhất định , vượt quá giới hạn này nhựa bị nhiệt phân giảikhông sử dụng được Nhiệt độ hoạt động tốt từ 20-50o C Tính dẩn điện: chất trao đổiion ẩm dẩn điện tốt, tính dẫn điện của nó phụ thuộc vào dạng ion Hạt nhựa có kíchthước đương kính từ 0,04 - 1,00 mm.Tính chịu mài mòn: trong vận hành các chất traođổi ion cọ sát lẫn nhau và nở ngót, có khả năng dể vỡ vụn Đây là một chỉ tiêu ảnhhưởng đến tính năng thực dụng của nó Khi rửa giải nếu chất oxy hóa mạnh có thể làmcho nhựa bị lão hóa (trơ bề mặt hóa học)

- Tính năng thuận nghịch của phản ứng trao đổi ion.

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch Dựa trên tính chất này người tadùng dung dịch chất hoàn nguyên, thông qua chất trao đổi ion đã mất hiệu lực để khôiphục lại năng lực trao đổi của nó CaR2 + + 2H+ ( nhựa→Thí dụ: 2HR + Ca 2+ trao đổi)2HR + Ca 2+ (hoàn nguyên) →CaR 2 + 2H+ Tính acid, kiềm: tính năng của chất Cationit

RH và chất Anionit ROH, giống chất điện giải acid, kiềm

Tính trung hoà và thuỷ phân của chất trao đổi ion giống chất điện giải thôngthường Tính chọn lựa của chất trao đổi ion

Ở hàm lượng ion thấp trong dung dịch, nhiệt độ bình thường, khả năng trao đổităng khi hoá trị của ion trao đổi tăng

- Thứ tự ưu tiên khi trao đổi.

Đối với nhựa Cationit acid mạnh (SAC),

Fe 3+ > Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K+ > H+ > Li+ [1]

Hình 2.1 Nhựa trao đổi ion

Trường ĐHCNTP – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Đối với nhựa Cationit acid yếu (WAC)

H+ > Fe3+ > Al 3+ > Ca2+ > Mg 2+ > K+ > Na+ > Li+ [1]

Đối với nhựa Anionit kiềm mạnh (SBA), Đối với nhựa anionit kiềm yếu (WBA)

Ở hàm lượng ion thấp nhiệt độ bình thường và những ion cùng hoá trị, khả năngtrao đổi tăng khi số điện tử của ion trao đổi lớn (bán kính hydrat hoá lớn)

Ở hàm lượng ion cao, khả năng trao đổi của các ion không khác nhau nhiều lắm.Hiện nay, các loại nhựa trao đổi ion được sản xuất chủ yếu bằng phương phápngưng tụ hợp trùng hợp monomer

môi trường kiềm để khắc phục nhược điểm này, người ta đưa vào mạng lưới khônggian của cation các nhóm chức khác nhau để thu được cation acid mạnh hơn Cácnhóm chức đó có thể là nhóm sulphonate, nhóm photphate, nhóm carboxylate hoặcnhóm amino diacetate như đã nói ở trên Cationit chứa nhóm chức nối với nhânbenzene có tính acid mạnh hơn so với cationit có nhóm chức ở mạch nhánh Cationitđược tổng hợp bằng phương pháp ngưng tụ bền đối với các tia nhưng không bền trongmôi trường có chất oxy hóa Sản phẩm thu được ở dạng khối to, đa chức, khó điềuchỉnh mức liên kết ngang

Các cationit tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp monome được ưa chuộng hơncác cationit ngưng tụ vì có độ bền hóa học, cơ học và bền nhiệt cao, lại chỉ chứa mộtloại nhóm chức nên rất dễ điều chỉnh mức liên kết ngang Sản phẩm thu được là cáchạt tròn nhỏ nên rất thuận tiện khi sử dụng Phản ứng trùng hợp phổ biến nhất là trùnghợp styrene với divinylbenzene (DVB) Ngoài styrene, còn có thể trùng hợp acidmetacrylic hay acid acrylic với duvinylbenzene để sản xuất các cationit acid yếu

Hình 2.2 Cấu trúc nhựa trao đổi cation

Muốn thu được các sản phẩm cationit acid mạnh hơn, tiếp tục sulpho hóa (hoặcphotphate hóa ) các sản phẩm cationit acid yếu nói trên.

và bền nhiệt tốt lại đơn chức nên được sử dụng rộng rãi hơn anionit ngưng tụ Qúatrình sản xuất anionit bằng phương pháp trùng hợp được tiến hành bằng cách trùnghợp styrene hoặc dẫn xuất cảu styrene với divinylbenzene DVB (đã được clometylhóa) và tiếp tục amin hóa với trimetylamin hoặc dimetyletanolamin để thu đượcanionit baz mạnh

2.3.5 Ionit lưỡng tính.

Trên mạng lưới không gian của ionit lưỡng tính vừa chứa nhóm chức acid vừachứa nhóm chức baz nên có khả năng trao đổi cả cation lẫn anion Ionit lưỡng tínhcũng được tổng hợp bằng hai phương pháp trùng hợp và ngưng tụ Ví dụ để tổng hợpionit lưỡng tính bằng phương pháp trùng hợp, đầu tiên trùng hợp styren hoặc cloruavinyl với DVB rồi sau đó tiếp tục amin hóa và sulpho hóa sản phẩm thu được

Hình 2.3 Cấu Trúc nhựa Anionit