说明及实验方法-离子交换

第一篇：说明及实验方法-离子交换

离子交换实验装置使用说明

本实验装置由四根柱子组成，从左到右第一根为沙滤柱，第二根为阳离子交换柱，第三根为阴离子交换柱，第四根为阴、阳树脂混合交换柱。采用上进下出的进水方式进行处理实验。图中反冲洗管路没有画出。

使用本实验装置可以对自来水进行脱盐份处理；或者采用纯净水加盐的方法人工配制水进行处理实验；或者采用纯净水加重金属离子的方法，人工配制模拟重金属废水进行处理实验。

注意，由于本实验装置中的离子交换树脂量有限，为了延长树脂的使用寿命，故在配制实验用水时的浓度不宜过高，一般控制在10～50ppm之间。交换树脂的再生采用体外再生的方法进行，由于交换树脂的总量有限，再生又比较麻烦，故建议直接购买再生好的交换树脂进行更换（价格低廉）。

第一步：实验前的准备

1.检查关闭以下阀门

①进水箱和出水箱的排空阀门。

②进水流量计的调节阀。

2.将实验水倒入进水箱。

第二步：进行离子交换实验

1.首先制定好您的实验方案

①如果采用自来水或纯水加盐的方法来进行脱盐处理实验，则要准备好盐度计。②如果采用配制重金属离子的实验水进行实验，则要准备好检测重金属的分析方法和手段。

③制定好进水流量和交换时间等一系列实验条件。

2.插上进水泵电源插头，水泵开始工作，慢慢打开流量计调节阀，让流量计转子处于1/3位高度。慢慢打开最后一根离子交换柱的下端出水阀（不要开大），开至出水流量与进水流量基本平衡（流量计转子基本上处于1/3位高度）。然后再调节流量计至您所需要的实验流量，并开始计时。

3.实验水动态流经三根离子交换柱一定时间后（实验时间），慢慢打开阳柱和阴柱的下端出水阀，分别取阳柱、阴柱和混合柱的出水，去测定相应的检测项目（如盐度、重金属离子浓度等）。阳柱和阴柱取完水样后要立即关闭出水阀。

4.在整个实验过程中，如果出现离子交换柱的上端积累空气太多的现象，则可打开上端的排积气阀，排除多余的空气后关闭排积气阀门。

第三步：实验完毕后的整理

1.实验结束，关闭最后一根混合柱的出水阀，关闭进水流量计的调节阀。

2.拔掉进水泵电源插头。

3.放空进水箱和出水箱。

4.用自来水清洗进水箱和出水箱。

5.放空进水箱和出水箱的积水（沙滤柱和离子交换柱内始终保持满水状态），待下次实验备用。

注意事项：

当设备长期不使用后重新开始使用，由于水泵的泵体中留有空气，可能会引起水泵的泵水情况不正常，或没有水被泵出。此时要立即关闭水泵，因为水泵的缺水运转很容易损坏水泵。请采用挤、捏皮管和一会儿开启水泵、一会儿关闭水泵的方法来排除空气，直至水泵正常工作为止。

离子交换实验指导

一、实验目的1.通过本实验来加深理解离子交换树脂交换处理正负离子的原理。

2.测定该离子交换设备动态处理某种实验废水时的处理效果。

3.通过本实验让学生了解工业化离子交换树脂交换处理设备的工艺流程。

二、实验原理

1.阴、阳离子交换树脂的离子交换原理。

2.利用离子交换树脂的离子交换特性，结合相应的交换柱结构，开展动态的离子交换处理实验。通过人工配制模拟废水或采用实际的工业废水，进行动态的离子交换处理实验。通过相应的检测手段，得到离子交换处理结果。

三、实验器材

1.动态处理的离子交换树脂实验设备

2.实验用水

由于整个实验设备内的交换树脂量有限，为了延长树脂的使用时间，我们建议采用低浓度的实验水进行离子交换实验。可以有以下几种方法配制实验用水开展实验：

（1）使用纯净水+自来水进行脱盐份处理实验

自来水的总盐度一般在100——300ppm，采用纯净水将自来水稀释至30ppm左右的盐度开展离子交换实验，用盐度计或电导率仪来测定离子浓度的变化情况。

（2）使用纯净水+固体盐（NaCl）进行脱盐份处理实验

纯净水中加固体盐其盐份浓度的控制就比较方便，浓度可以控制在10——30ppm范围，用盐度计或电导率仪来测定离子浓度的变化情况。

（3）使用纯净水+重金属离子进行脱重金属离子处理实验

纯净水中加重金属离子（Cu）的浓度控制也很方便，浓度可以控制在3——10ppm

范围，用原子吸收仪来测定重金属离子浓度的变化情况。

附：可以采用电渗析器生产的脱盐份水来作为本实验的纯净配水。

3.检测设备

（1）根据选择的实验内容来选择，起码要有盐度计和电导仪。

（2）如果能开展交换脱除重金属离子的实验，则更加能说明离子交换树脂的选择性交换特

性，经过阳离子交换柱的处理后，实验水中就应该检测不到重金属离子。因此，就需要有原子吸收仪来测定重金属离子。

4.玻璃器皿

100ml的烧杯5个。

四、实验步骤

1.配制相应的实验用水。

2.准备相应的仪器。

3.选择一定的实验进水流量（推荐40升/小时）通入实验设备，流经10分钟后从各个不同实验柱的出水口取水样，进行相应的实验项目测定（如：盐浓度、电导率、重金属离子浓度）。

五、实验报告

2.分析实验数据，计算相应的去除率。

3.回答思考题。

例如：（1）为什么经过阳离子和阴离子交换树脂交换处理后，出水的盐度计读数和电导率

读数还是比较大？而经过混合交换树脂处理后，出水的盐度计读数和电导率读

数明显减小？

（2）为了防止锅炉积垢，常常要对锅炉用水进行软化处理，如果采用离子交换树脂

来处理锅炉用水，你认为需要采用什么类型的离子交换树脂，为什么？

附：离子交换树脂的鉴定方法（也可以作为实验的内容之一）

第一步：

1.取试样树脂约2g，置于20ml试管中，用吸管吸去树脂的附着水。

2.加入1molL-1HCl5ml，摇动1～2min，将上部清液吸去，重复操作2～3次。

3.加入纯水，摇动后将上部清液吸去，重复操作2～3次。

4.加入10%CuSO45ml，摇动1min，按3充分用纯水清洗。

第二步：

经第一步处理，如树脂变为浅绿色，加入5molL-1 NH4OH2ml，摇动1min，用纯水充分清洗。如树脂经处理后，颜色加深（深蓝）则为强酸性阳离子交换树脂。如树脂浅绿颜色不变，则为弱碱性阴离子交换树脂。

第三步：

经第一步处理后，如树脂不变色，则：

1.加入1molL-1NaOH5ml，摇动1min后用纯水充分清洗干净。

2．加入酚酞5滴，摇动1min，用纯水充分清洗。

3．经此处理后，树脂呈红色，则为强碱性阴树脂。

第四步：

1．加入1 molL-1HCl5ml，摇动1min，然后用纯水清洗2～3次。

2．加入5滴甲基红，摇动1min，用纯水充分清洗。

3．经处理后，树脂呈桃红色，则为弱酸性阳树脂。经处理后如树脂不变色，则该树脂

无离子交换能力。

第二篇：说明及实验方法-SBR实验设备

SBR序批式活性污泥法处理废水实验装置

使用说明

第一步：了解SBR序批式活性污泥法处理废水实验装置的工作框图和设备工艺流程

一、SBR序批式活性污泥法处理废水的工作框图

SBR是活性污泥法处理废水的一种改良方法，在整个处理工艺过程中去掉了独立的沉淀池设计，将整个处理周期分成五个阶段来分批处理废水，是一种设计独特、处理效果好、投资省的处理新方法。

由上面的工作框图可以明显看出，SBR法是在同一个反应器中分批来处理废水的。本实验设备采用五个仪表来自动化控制每个阶段的运转时间，并可以根据需要任意的改变和设置所需要的控制时间。整个系统设置方便、可靠性高、滗水器不易堵塞，是一种和实际生产过程完全一致的实验装置。

二、设备工艺流程图

实验水放入进水箱，只有当水位高于缺水保护水位计时整个系统才能通电。通过

五只数字式时间控制仪的设置和控制，就可以让整个系统按照设置的要求自动进行五个步骤的序批工作，完成对废水的处理工作。

第二步：使用前的检查

1.检查关闭以下阀门：

①进水箱、出水箱的排空阀门。

②空气泵的出气阀门。

③滗水器的出水排空阀门。

④SBR反应器的排空阀门。

2.检查缺水水位计、SBR反应器水位计、进水泵、空气泵、搅拌器、电磁阀的电源插头，是否插在相应的功能插座上。

3.检查关闭相应的功能插座上方的开关（有色点的一端翘起为“关”状态，有色点的一端处于低位为“开”状态）。

第三步：学习使用数显时间控制器

1.了解五个时间控制器的控制功能（从左到右）

第一只：进水自动控制；固定设置值5秒，千万不要再去动它。

第二只：曝气时间控制；可根据您的需要任意设置（搞科研时设置4—8小时，做学

生实验时0.5—1小时）。

第三只：静止沉淀时间控制；一般设置在20—30分钟。

第四只：滗水时间控制；根据您所需要滗去多少上清液而设置，一般在20秒至3分

钟之间。

第五只：闲置期时间控制（活化搅拌时间控制）；在SBR的闲置期，自动开启搅拌

器对活性污泥进行搅拌和活化，一般在10—30分钟。

2.时间控制器的定时设置

打开有机玻璃防护盖，在仪表下面有一排（五个）小窗口，每一个小窗口的上下

方各有一个“+”“-”小按钮，用于设置该小窗口内的数值。其中最中间的小窗口为时间单位设置：小时（h）、分（m）、秒（s）；或倒计时方式：倒计小时（h）、倒计分（m）、倒计秒（s），建议使用倒计时方式。其他小窗口用于具体的时间设置，例如：要设置倒计时25分45秒的定时时间，则在小窗口中设置为2 5 m 4 5 既可。第四步；活性污泥的培养和驯化

1.将活性污泥培养液直接倒入SBR反应器中，并加入5升左右的活性污泥种源。

2.将每日够用一次的活性污泥培养液倒入进水箱（1/4箱左右，每日添加）。

3.设置：SBR曝气时间23小时20分钟；静止沉淀时间30分钟；滗水时间30秒；闲置期时间（活化搅拌时间）10分钟。

4.启动SBR反应器让其自动工作。

5.当活性污泥培养到污泥体积到20—30%时，便可进行驯化工作。每天在培养液中加

入一定量的实验废水进行驯化培养，加入量不断增加，直至活性污泥完全驯化为止。

6.如果您采用人工配制易降解的实验水进行实验，则无需驯化过程。

7.也可以采用在其他容器中培养好的活性污泥倒入SBR反应器中，再在SBR反应器中进行驯化工作，或者直接进行实验工作。

第五步：进行实验

1.将实验废水或人工配制实验水倒入进水箱。

2.设置好不同阶段的控制时间。

3.将电源控制箱插头插上电源，开启总电源空气开关，打开各个功能开关。

4.打开空气泵出气阀。

5.按“启动/复位”钮，SBR反应器进入自动工作状态。

6.当您所设置的滗水时间到了以后，直接从电磁阀出水口取水样，进行相关的检测项目测定，得到实验结果。如果你错过了从电磁阀出水口取水样的时间，则可以打开滗水器放空阀从这里取水样。取水样时一定要排放掉管道中原来的水样。

7.注意：

①当进水箱中的水样不够时，整个系统会自动关闭，缺水指示灯亮。待水样加满后，按一下“启动/复位”钮，SBR反应器又进入自动工作状态。

②当SBR反应器的某个阶段出现故障，整个系统也会自动停止工作（但不关闭）。此时检查每个仪表的工作情况（第一个仪表除外），看某个仪表显示00.00，表示该阶段已经完成任务。如果某个仪表一点也不亮（无显示），则表示该阶段出现故障，将该阶段故障排除后，再按一下“启动/复位”钮，SBR反应器又进入自动工作状态。

③“启动/复位”钮除了启动功能以外还有复位功能，即当SBR反应器处于某一工作阶段时，您希望它又从头开始工作，则按一下“启动/复位”钮即可。

第五步：实验完毕的整理

1.关闭空气泵的出气阀。

2.关闭功能插座上的所有开关。

3.关闭电源控制箱上的空气开关，拔下电源插头。

4.打开进水箱、出水箱、SBR反应器的所有排空阀门排水。

5.用自来水清洗各个容器，排空所有积水，待下次实验备用。

附录：怎样利用这套SBR装置进行小水量的科研工作

经常有用户提出，搞科学试验时，试验水样的量较少，如何在这个SBR装置上进

行实验？现将实验方法介绍如下：

由于试验水样的量较少，所以不能将进水样直接放入进水箱中，故也就不能采用

全自动的方法来进行实验，因此必须采用变通的手动的方法来进行实验。

1.先将自来水灌入进水箱中，放入自来水的水位在1/3水箱高度，这样整个SBR系统

就可以有电源供应。

2.拔掉进水泵的电源插头，使进水泵不能工作。

3.根据您的实验要求，将一定量的活性污泥混合液倒入反应器中，体积一定要超过曝气头的高度。然后再向反应器中加入需要处理的废水（也可以是培养液或驯化液）。

4.将曝气定时时间设定为（72小时）。

5.开启总电源，系统直接进入曝气工作状态（不要按“启动/复位”钮）。

6.经过一定时间的曝气反应，关闭总电源，让反应器静止沉淀您所需要的时间。

7.打开手动滗水排放阀门，排放出您所需要的上清液体积（同时取样）。

8.重新向反应器中加入需要处理的废水（也可以是培养液或驯化液）。

9.再一次开启总电源，系统又直接进入曝气工作状态（不要按“启动/复位”钮），进入下一轮的试验。

注意事项：

1.当设备长期不使用后重新开始使用，由于水泵的泵体中留有空气，可能会引起水泵的泵水情况不正常，或没有水被泵出。此时要立即关闭水泵，因为水泵的缺水运转很容易损坏水泵。请采用挤、捏皮管和一会儿开启水泵、一会儿关闭水泵的方法来排除空气，直至水泵正常工作为止。

2.由于实验型的SBR反应器体积不可能做的很大，故滗水器也不能做的很大，滗水管

就比较细，容易引起污泥堵塞滗水器口、滗水管和滗水电磁阀，这些是实验型SBR的通病。但是可以通过拆卸和清洗滗水器、管路和电磁阀来解决问题。当该实验计划全部完成后，一定要彻底清洗该设备的所有管路和阀门。

SBR序批间隙式活性污泥法实验指导

一、实验目的1.通过本实验来进一步理解什么叫序批间隙式活性污泥法，它的整个工作原理与工作过程是如何进行的。

2.通过本实验让学生了解工业化序批式间隙活性污泥法法处理设备的工艺流程。

3.通过本实验让学生了解序批式间隙活性污泥法对有机可降解废水脱磷、脱氮和分解有机物的能力。

二、实验原理

序批间隙式活性污泥法的最大特点是在整个处理工艺系统中省略了二次沉淀池，将这样的结果可使得整个处理系统的造价大大降低，曝气池内的活性污泥浓度提高，脱磷、脱氮和分解有机物的能力也随之提高。

三、实验器材

1.能够自动进行序批式间隙循环的活性污泥法处理有机废水实验设备

2.按照国家标准测定CODCr的相关材料（参照环境监测的分析方法）

第三篇：离子交换膜

离子交换膜的研究进展与工业应用

摘要:简要介绍了离子交换膜的发展背景及工业应用，主要介绍了均相离子交换膜，也是未来离子交换膜的主要研究发展方向

关键词：离子交换膜、发展背景、工业应用、均相离子交换膜离子交换膜技术

1.1离子交换膜的基本概念

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。[1] 离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。根据膜体结构(或按制造工艺)的不同，离子交换膜分为异相膜、均相膜和半均相膜三种。无论是均相膜还是非均相膜，在空气中都会失水干燥而变脆或破裂，故必须保存在水中[2]。

1.2离子交换膜的原理[3]

和粒状离子交换树脂一样，离子交换膜中的功能团在水溶液中会发生离解，产生阳(或阴)离子进入周围的溶液，致使膜带有负(或正)电荷，为保持电性中和，膜就会吸引外部溶液中的阳(或阴)离子，通过膜的离解和吸引作用全过程，使得外部溶液中的阳(或阴)离子从膜的一侧选择透过到另一侧，而不会或很少使溶液中与膜带同性电荷的离子透过。如果使用阴离子交换膜，因为膜孔骨架上的正电基构成强烈的正电场，就使得只准阴离子透过，而阳离子不会透过。同时，阳极区产生的H+不能进入阴极区。对于溶液中各种不同的反电离子(OH-；S042-)来说，由于它们在膜中的扩散系数各不相同(例如水合离子半径不同)，以及膜中空隙筛过离子的能力不同，因此，采用离子交换膜能够进行分离，正是利用这种选择透过性。从以上膜的工作原理看，外部溶液与膜之间的离子传递，并不是真正的离子交换，而是选择渗析，这两者的工作原理差别很大。粒状离子交换树脂在使用上需要分为吸附一淋洗(解吸)一再生等步骤。而离子交换膜不需再生等步骤，可以连续作用，同时，两者在工业上的使用范围也有很大的不同，前者主要用于富集和分离相似元素，后者主要用于渗析、电渗析和作为电解过程的隔膜等。

1.3离子交换膜的发展背景

Juda[1]在1949年发明了离子交换膜，并于1950年成功地研制了第一张具有商业用途的离子交换膜，1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上[4]。从此离子交换膜成为一个新的技术领域受到日本及欧美等国的充分重视。50余年来，在应用过程中对离子交换膜做了很多改进，从初期性能差的非均相发展到适合于工业生产的、性能较好的均相离子交换膜，从单一电渗析水处理用膜发展到扩散渗析用膜、离子选择透过性膜和抗污染用膜．应用方面除了通常的电渗析外，还拓展到电解、渗透蒸发、质子燃料电池及其电渗析为基础的过程集成[6]。

我国离子交换膜的研制始于20世纪60年代，当时研制的是非均相膜，主要用于苦咸水和海水电渗析脱盐制备饮用水[7]。20世纪70年代初，我国研制出了均相离子交换膜，随后又研制出了多种性能优良的均相阴、阳离子交换膜。但均相离子交换膜的真正投入生产和实际应用很少，仅有核工业北京化工冶金研究院研制的涂浆法均相阴、阳离子交换膜在同位素分离、废水处理、直接从矿石中提取金属、酸碱制备等领域得到了实际应用。

目前，离子交换膜不但被用于海水和苦咸水电渗析脱盐制备饮用水、电渗析海水浓缩制盐，而且被应用作电解设备的隔膜，离子交换膜是电渗析设备和电解设备的关键部件。图1给出了离子交换膜的主要需求领域．可以看出离子交换膜在解决水和能源危机、环境保护和清洁化工生产等领域中有重要作用，以下简单加以说明．

图1 离子交换膜的研究

2.1 均相离子交换膜的研究进展

阳离子交换膜活性基团主要有[8]；磺酸基、羧基、磷酸基、亚膦酸、酚基、砷酸基和硒酸基，其中磺酸基是强酸性离子交换膜，用途最广泛，研究得也较多。若活性基团与骨架与化学价相连，称为阳离子交换膜，反之称为异相离子交换膜，唯前者有很好的电性能、传递性能和分离选择性，因此引起了极大的关注。

均相离子膜的开发是离子交换膜发展的一个必然趋势。目前均相膜制备主要采用两种方式[9]：一是从单体出发，通过交联聚合、切削、功能基化等过程制备，最常用的单体是苯乙烯和二乙烯基苯；另一种是从聚合物开始，通过溶解、浸涂、功能基化等过程制备，过程得到了一定的简化，通常的聚合物有聚砜、聚醚砜(酮)、聚苯醚等．相对来说，后一种方法较为简练，通过对聚合物改性成膜或者成膜后改性可以获得多种均相阴(阳)离子交换膜。

2.2 有机阴离子交换膜

阴离子交换膜一般由3部分组成[10]：高分子基体、荷正电的活性基团以及活性基团上可移动的阴离子(反离子)。就膜材料而言，发展最早的是有机膜，因为其具有柔韧性好、成膜性能好等优点，并且因为其种类多而获得大规模的开发和应用。但是有机膜也有其自身难以克服的缺点，例如：机械强度不好，化学稳定性差，不耐酸碱、高温和有机溶剂以及容易积垢堵塞、不易清洗。因而有机膜的应用在一定程度上受到了限制。但是使有机膜有无机膜的性质引起了人们的极大兴趣。有机阴离子交换膜最常见的制备方法有两种[11]：一是从单体出发，通过聚合成基膜然后功能基化，一个典型的例子是以苯乙烯和二乙烯苯的共聚物为基膜，然后进行氯甲基化、季胺化反应；另一种是以聚合物为基材，通过相转化的方法制备基膜，随后的过程相同，如通过对聚砜进行氯甲基化和季胺化可得阴离子交换膜。为了增加阴离子交换膜的品种，有时也为了达到特定目的，人们更关注的是对上述传统方法制备的阴离子交换膜进行各种各样的修饰与改性，例如改变阴离子交换膜的选择性，致密性，亲水性或者使膜具有热敏或光敏等特殊性能。

3.结论

我国虽然离子交换膜产量大，但品种单一，目前市场上95％以上是普通异相离子交换膜，在膜的性能上与日本、美国的差距越来越大。因此开发新型离子交换膜是电膜过程的重中之重的问题。同其他膜过程一样，离子交换膜的开发要从两条路线出发，一是对现有技术的改进，二是寻找新的成膜方法和新膜材料．均相离子膜的开发是电膜过程的一个必然趋势．在均相膜的开发中膜组件构型的创新也是一种发展趋势，在应用方面的一个发展趋势是从水体系向非水体系发展，目前很多体系如有机酸体系，它们在水中的溶解度不高，要实现离子交换膜的应用，必需使用水体系或者水一溶剂混合体系．还有一些醇盐参与的缩合反应也都是非水体系，目前这方面无论是在国内或者在国外，研究都比较少，主要是在应用本身以外，还要解决介质的电导问题、膜和组件的耐溶剂化等一系列问题，是未来研究的主要方向。

参考文献：

[1]徐铜文，黄川徽。离子交换膜技术及其应用[M]．北京：化学工业出版社。202_．

[2]葛道才均相离子交换膜在我国若干工业领域的应用[期刊论文]-膜科学与技术 202_(04)[3]魏荣卿，王强，高展，刘晓宁一种新型季铵型强碱性阴离子交换树脂的合成[会议论文] 202_ [4]王伟红;邢家悟离子交换膜技术在氯碱行业的应用与发展[期刊论文]-膜科学与技术 202_(06)[5]董觉.CHEN Qi-yuan.尹周澜离子膜电解铝酸钠溶液制备超细氢氧化铝[期刊论文]-中国有色金属学报 202_(7)[6]梁成.陈启元.李洁.尹周澜硅在铝酸钠溶液分解过程中的行为[期刊论文]-有色金属（冶炼部分）202_(5)[7]曾青兰.李晓宏离子交换膜技术及其应用[期刊论文]-科技资讯

202_(4)[8]郎万中.许振良全氟磺酸离子膜的结构与应用研究进展[期刊论文]-膜科学与技术 202_(6)[9]Nemat Nasser S Micromechanics of actuation of ionic polymet-metal composites[外文期刊] 202_(05)[10]Gottesfeld S, Pafford J.J.Electrochem.Soc., 202_, 135: 2651 [11]Rohm，Haas Co Electrolyltic convertion with permselective membrames 202_

第四篇：氨基酸的离子交换柱色谱分离实验教案

氨基酸的离子交换柱色谱分离

【实验目的】

1.2.3.掌握离子交换树脂分离氨基酸的基本原理；掌握离子交换柱层析法的基本操作；

掌握氨基酸和茚三酮显色反应机理及洗脱曲线的绘制。

【实验原理】

1.离子交换层析原理

离子交换层析是一种用离子交换树脂做支持剂的层析法.离子交换树脂是具有酸性或碱性基团的人工合成聚苯乙烯和苯二乙烯等不溶性高分子化合物.树脂一般都制成球形的颗粒.阳离子交换树脂含有的酸性基团如磺酸基(一S03H),磷酸基(一P03H),亚磷酸基(一PO2H),羧基(一COOH),酚羟基(一OH)等,可解离出H离子,当溶液中含有其他阳离子时,例如在酸性环境中的氨基酸阳离子,它们可以和H离子发生交换而“结合”在树脂上

本实验采用磺酸型阳子交换树脂（732型）分离酸性氨基酸（天冬氨酸Asp pI=2.97）和碱性氨基酸(赖氨酸Lys pI=9.74)的混合液。在pH5.3条件下，由于pH低于Lys的pI值，Lys可解离成阳离子，吸附在树脂上；又由于pH高于Asp的pI值，则Asp可解离为阴离子，不能被树脂吸附而直接流出色谱柱。在pH12条件下，因pH高于Lys的pI值，Lys又解离为阴离子从树脂上被交换下来，这样通过改变洗脱液的pH值可使它们被分别洗脱而达到分离的目的。

2.茚三酮反应机理

在弱酸条件下（pH5-7），蛋白质或氨基酸与茚三酮共热，可生成蓝紫色缩合物。此反应为一切蛋白质和α—氨基酸所共有(亚氨基酸如脯氨酸和羟脯氨酸产生黄色化合物)。含有氨基的其他化合物亦可发生此反应。该反应颜色产物在570nm处有最大吸收峰。

【仪器与试剂】

1.仪器：

层析柱（20cmX1cm）；铁架台；恒流泵；部分收集器；分光光度计；移液枪；恒温水浴锅；试管玻璃棒烧杯等常用器材。

2.试剂： A．732型阳离子交换树脂

B．2mol/L氢氧化钠溶液

1mol/L氢氧化钠溶液

0.01mol/L氢氧化钠溶液 C．2mol/L盐酸溶液

D．混合氢基酸溶液：天冬氨酸、赖氨酸均配制成2 mg／mL的柠檬酸缓冲液溶液。将上述天冬氨酸、赖氨酸溶液按1：1.5的比例混合 E．柠檬酸缓冲液（pH5.3，钠离子浓度为0.45mol/L）F．茚三酮显色剂

【实验步骤】

1.树脂的处理（小老师完成）

将干的强酸型树脂用蒸馏水浸泡过夜，使之充分溶胀。用4倍体积的2mol/L的盐酸浸泡1小时，倾去清液，洗至中性。再用2mol/L的氢氧化钠处理，做法同上。（检验中性用试纸即可）

2.树脂的转型与保存（小老师完成）

以1mol/L氢氧化钠溶液浸泡处理后的树脂1h，使树脂转化为Na型，用蒸馏水洗至中性，多余树脂放入1mol/L氢氧化钠溶液保存，需使用的用欲使用缓冲溶液浸泡。

3.装柱

取（20cm X 1cm）层析柱，检验气密性。验得气密性良好后，将柱垂直夹于铁架上。用夹子夹紧柱底出口处橡皮管，在柱顶放一漏斗并向柱内加入2-3cm高的缓冲溶液。用小烧杯取少量树脂及浸泡液，将其搅拌成悬浮状，通过漏斗缓慢倒入柱内。待树脂在底部沉降时，慢慢打开出口夹子，放出少许液体，持续加入树脂，直至树脂高度达到10cm。

注意：装好的柱要求连续、均匀，无纹格、无气泡，表面平整，否则倒回烧杯，重新装柱。整个过程液面不可低于树脂床面。

4.平衡

层析柱装好后，缓慢加入适量缓冲液至液面高于树脂面2-3cm。取一烧杯盛有25ml缓冲液，装好柱子，柱上端胶皮管通过恒流泵浸入烧杯液面以下，柱下端置另一烧杯收集洗出液。后开启泵，调节流速，以0.5ml/min（10滴/min）流速进行平衡，待25ml缓冲液基本用尽时即可加样。平衡过程大约40-50分钟。

5.加样

关闭恒流泵，打开层析柱上端，缓慢打开柱底出口夹子，放出层析柱内液体至层析柱内液体凹液面与树脂上表面约距1mm，立即关闭出口。由上端缓慢加入氨基酸混合液0.5ml（用吸量管沿柱壁四周均匀加入）。加样后打开止水夹，使液缓慢流出至凹液面与树脂上表面约距1mm，立即关闭止水夹。再加入0.5ml缓冲液（用吸量管沿柱壁四周均匀加入），打开止水夹，使液体缓慢流出至凹液面与树脂上表面再次约距1mm，重复此加入缓冲液操作2-3次，最后加缓冲液至液面高于柱顶2cm左右。

6.洗脱

将层析柱装好并使下端对准部分收集器上的一号小试管口，用PH5.3柠檬酸钠缓冲溶液以0.5ml/min（10滴每分钟）流速开始洗脱，小试管收集洗脱液，每管收集1ml，收集10管后，关闭恒流泵，同时夹住下端，改用0.01mol/L氢氧化钠溶液洗脱，同法继续收集11-35管。收集完毕后，关闭止水夹和恒流泵。(实验时柱内液体不可流干，柱子气密性不好时易出现流干情况)7.氨基酸色谱的测定

向各管收集液中加入2.5ml柠檬酸钠缓冲溶液，混匀后加入1ml茚三酮显色剂，在沸水中加热15min，取出冷却10min。以收集液第1管为空白，测定570nm波长处各管的光吸收值。以光吸收值为纵坐标，以洗脱管号（洗脱体积）为横坐标绘制氨基酸色谱图。（比色时请戴手套，避免将液体粘在手上或衣服上，实验完毕后请将树脂倒入指定回收处，并清洗所有实验用具）

8.树脂的回收与再生（小老师完成）

树脂回收后，用1mol/L氢氧化钠洗涤浸泡，再用蒸馏水洗至中性后，可再次使用。

【数据处理】

以光吸收值为纵坐标，洗脱管号（洗脱体积）为横坐标绘制氨基酸色谱图。

【思考题】 1.2.3.若实验结果的图谱中出现拖尾现象，试分析其原因。树脂的预处理中为何要将树脂转变为钠型？试简述平衡的作用及流速快慢对实验结果的影响。

第五篇：说明方法

说明方法

说明方法的作用

运用恰当的说明方法，能提高说明语言的形象性、准确性，使说明对象更具体、更生动，让读者更明白，增强说服力。

说明方法的种类

常见的说明方法有举例子、作引用、分类别、列数字、作比较、画图表、下定义、作诠释、打比方、摹状貌、作假设这11种。

小学常见的有：举例子、列数字、打比方、分类别、作比较。

中学常见的有：举例子、列数字、打比方、分类别、作比较、作引用、画图表、下定义、作诠释、摹状貌。

“作假设”小学和初中不常用，一般是到高中才可能学到。

（1）举例子

举出实际事例来说明事物，使所要说明的事物具体化，以便读者理解，这种说明方法叫举例子。

例如:《向沙漠进军》一文中，就举出了新疆和内蒙古沙荒区治沙成功的事例，说明“沙漠是可以征服的”。

运用举事例的说明方法说明事物或事理，一要注意例子的代表性，二要注意例子的适量性。

好处：使文章表达的意思更明确，更生动形象，读者更明白，增强说服力。

（2）作引用

为了使说明的内容更充实具体，可以引用一些文献资料、诗词、俗语、名人名言，可使说明更具说服力。引用资料的范围很广，可以是经典著作，名家名言，公式定律，典故传说，谚语俗语，诗词句等。充当说明的内容或依据来说明、介绍事物。例如《中国石拱桥》一文，就引用了唐朝张嘉贞的话，说明赵州桥的设计和施工巧妙绝伦。

好处：使文章更具说服力。体现说明文语言的准确性。引用古诗：是说明文更具诗情画意。

（3）作比较

说明某些抽象的或者是人们比较陌生的事物，可以用具体的或者大家已经熟悉的事物和它比较，使读者通过比较得到具体而鲜明的印象。事物的特征也往往在比较中显现出来。

例如《雄伟的人民大会堂》一文中，为了说明宴会厅的建筑面积，作者运用了做比较的方法：“有五千个席位的宴会厅又是另一番景象。它的面积有七千平方米，比一个足球场还大，设计的精巧也是罕见的。”

《看云识天气》一文中，拿云和云作比较。

在作比较的时候，可以是同类相比，也可以是异类相比，可以对事物进行“横比”，也可以对事物进行“纵比”。

好处：说明某些抽象的或者是人们比较陌生的事物，可以用具体的或者大家已经熟悉的事物和它比较，使读者通过比较得到具体而鲜明的印象。

（4）列数字

为了使所要说明的事物具体化，还可以采用列数字的方法，以便读者理解。需要注意的是，引用的数字，一定要准确无误，不准确的数字绝对不能用，即使是估计的数字，也要有可靠的根据，并力求近似。

例如《死海不死》一文中说明死海的长、宽、深的文字。《雄伟的人民大会堂》一文中，也用一系列数字来说明庄严的人民大会堂是首都最宏伟的建筑之一。

好处：数字是从数量上说明事物特征或事理的最精确、最科学、最有说服力的依据。（用列数字的方法进行说明，既能准确客观的反映事实情况，又有较强的说服力。）

（5）分类别

要说明事物的特征，往往从单方面不易说清楚，可以根据形状、性质、成因、功用等属性的异同，把事物分成若干类，然后依照类别逐一加以说明。这种说明方法，叫分类别。

运用分类说明法，要按照一定的标准，对事物和事理的不同方面分别加以说明。

例如：《看云识天气》中就分别说明了各种云的形态。

好处：条理清晰，一目了然。

（6）打比方

利用两种不同事物之间的相似之处作比较，以突出事物的性状特点，增强说明的形象性和生动性的说明方法叫做打比方。

说明方法中的打比方与修辞手法种的比喻是一致的。不同的是，比喻修辞有明喻、暗喻、和借喻，而说明多用明喻和暗喻，借喻则不宜使用。

例如：《中国石拱桥》：石拱桥的桥洞成弧形，就像虹。就用了打比方的说明方法表现出石拱桥的基本特征，给人以美的感觉。

好处：抽象的事理变得具体、生动、形象。（或把事物的特征解说得确切具体、浅显易懂。）

（7）摹状貌

为了使被说明对象更形象、具体，可以进行状貌摹写，这种说明方法叫摹状貌。

如：《中国石拱桥》一文中的 “每个柱头上都雕刻着不同姿态的狮子。这些石刻狮子，有的母子相抱，有的交头接耳，有的像倾听水声，有的像注视行人，千态万状惟妙惟肖。”

注意摹状貌与打比方是有区别的，简单来说：只要不是明显的比喻，或者只是单一的比喻，一般归入“打比方”中。

好处：为了使被说明对象更形象、具体。

（8）下定义

用简明的语言对某一概念的本质特征作规定性的说明叫下定义。下定义能准确揭示事物的本质，是科技说明文常用的方法。

有时为了突出事物的主要内容和主要问题，往往用简明扼要的话给事物下定义，使读者对被说明对象有个明确的概念。例如《统筹方法》一文中，作者运用了下定义的说明方法，给统筹方法下定义：“统筹方法，是一种安排工作进程的数学方法。”语言简明、扼要、准确。

下定义的时候，可以根据说明的目的需要，从不同的角度考虑。有的着重说明特性，如关于“人”的定义；有的着重说明作用，如关于“肥料”的定义；有的既说明特性又说明作用，如关于“统筹方法”和“应用科学”的定义。

好处：使人们在阅读时对抽象的字词能够更加明白、理解。

（9）作诠释

从一个侧面，在事物的某一个特点做些解释，这种方法叫作诠释。

定义法和诠释法常采用“什么是什么”的语言形式。形式相同，如何区分呢？一般来说，“是”字两边的词语可互换，就是定义；如果不能互换，就是诠释。

例如，“人是能制造工具并使用工具进行劳动的高级动物”这句话，改成“能制造工具并使用工具进行劳动的高级动物是人”，意思不变。“雪是在云中形成的一种固态降水物”这句话，如果改为“在云中形成的一种固态降水物是雪”就不符合客观事实，因为在云中形成的一种固态降水物也有可能是冰雹。由此可以辨别，前一句是定义说明，后一句是诠释说明。

好处：使读者在阅读时对抽象的字词能够更加理解。

（10）画图表

为了把复杂的事物说清楚，还可以采用图表法，来弥补单用文字表达的缺欠，对某些事物解说更直接、更具体。

好处：使人看了一目了然。

（11）作假设

假设说明即用假定的环境来预设将出现的状况说明事物的方法。

例如《太阳》中：“如果没有太阳，地球上将到处是黑暗，到处是寒冷，没有风霜雨露，没有草木野兽，自然也不会有人。”这就强调了太阳与人类的关系非常密切。

好处：从事物的另一方面阐述，以小见大，简单易懂。