Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions

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1 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
La réaction d’échange entre la résine et le mélange à séparer dépend de l’affinité relative de la résine pour le contre ion qu’elle porte et pour l’ion qu’elle doit fixer. Interviennent dans cette fixation : Charge de la résine. Charge et la taille des ions à fixer. Concentration des ions à séparer. Accessibilité aux groupements ionisés de la résine. Vitesse d’écoulement du liquide.

2 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Étapes de la séparation : Conditionnement de la résine. Application du mélange de solutés. Fixation éventuelle des solutés à la résine = la phase stationnaire (interactions ioniques). Élution : entraînement des solutés par la phase stationnaire.

3 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Exemple : séparation sur une résine anionique (= échangeur de cations) G-, X+  La résine est conditionnée c’est-à-dire mise dans la colonne dans une solution tampon à pH adéquat (Ex : pH acide), chaque groupement fonctionnel est associé à son contre-ion

4 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
AA2+ AA- AA- AA1+ AA1+ AA- G-, X+  Le mélange de solutés à séparer est déposé sur la résine.

5 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Les cations peuvent se fixer à la résine (condition : affinité ++) AA2+ AA- AA- AA1+ AA1+ AA- Les anions ne peuvent pas se fixer à la résine. G-, X+  Les solutés migrent dans la résine poreuse.

6 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Tampon de lavage Les anions (non fixés à la résine) sont emmenés dans le tampon de lavage. AA1+ G-, X+ AA2+ AA- AA- AA1+ AA-  On effectue le lavage de la colonne avec le même tampon que le conditionnement

7 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Plus le volume de NaOH ajouté augmente et plus le pH augmente. Tampon d’élution pH AA1+ G-, G-, X+ AA2+ V(NaOH) en mL AA1+ Les cations se décrochent en fonction des conditions de pH : pour pH>pHi, l’aa passe sous forme d’anion  Elution : on applique un tampon d’élution qui modifient les conditions de fixation. Par exemple : tampon d’élution = solution de NaOH à 1 mol.L-1

8 Principe de la séparation sur une résine échangeuse d’ions
Tampon de conditionnement = tampon de lavage G-, X+ G-, G-, X+  Régénération de la résine : les contres-ions sont réassociés à leur groupement fonctionnel. La résine est prête à être réutilisée

9 Exemple de support : la résine Amberlite IRC 50, un échangeur de cations
Monomères constitutifs : Acide méthacrylique (95%) Divinylbenzène (5%) Structure de la résine : Observation de la résine au MEB :