
【化】 ion exchange layer
【化】 ion (ic) exchange
layer; region; stage; story; stratum; tier
【计】 layer
【医】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
离子交换层(Ion Exchange Layer)是化学工程中用于分离或纯化溶液中离子的功能性材料层,其英文术语为"Ion Exchange Bed"或"Ion Exchange Resin Layer"。该技术基于离子交换树脂的电荷特性,通过固体介质与液体间的离子置换反应实现目标物质的吸附与释放。
在核工业领域,离子交换层被用于放射性废水处理,例如美国化学学会(ACS)的案例研究表明,特殊设计的磺酸型阳离子交换树脂可有效吸附铀-238同位素。环境工程中则应用于重金属污染治理,中国生态环境部发布的《工业废水处理技术指南》指出,分层填充的阴/阳离子交换层能同步去除铅、铬等重金属离子。
材料科学领域的研究显示(见《Advanced Materials》期刊),现代复合离子交换层常由苯乙烯-二乙烯苯共聚物基质构成,其交换容量可达5.0 meq/g以上。该技术遵循唐南膜平衡原理,其离子选择性可用公式表达: $$ K = frac{[A^+]{resin}[B^+]{solution}}{[B^+]{resin}[A^+]{solution}} $$ 其中K为选择性系数,决定不同离子的分离效率。
离子交换层析(Ion-Exchange Chromatography, IEC)是一种基于物质电荷差异进行分离的层析技术,广泛应用于生物大分子(如蛋白质、多肽)的纯化。其核心原理和特点如下:
电荷选择性分离
在特定pH条件下,目标物质因表面电荷性质不同,与固定相(离子交换剂)上的带电基团发生可逆结合。例如,阳离子交换剂(如CM纤维素)带负电,吸附带正电的分子;阴离子交换剂(如DEAE纤维素)带正电,吸附带负电的分子。
洗脱机制
通过改变缓冲液的pH或离子强度,调整目标物与交换剂的结合力,实现梯度洗脱。例如,提高盐浓度可竞争性置换吸附的分子。
如需进一步了解具体操作步骤或案例,可参考相关文献或实验手册。
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