離子交換樹脂是什么？

2018-10-09 15:11:26

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離子交換樹脂是一種近年來非常暢銷的一種水處理產(chǎn)品。其核心技術(shù)主要是通過陰陽(yáng)離子交換樹脂置換水質(zhì)里陰陽(yáng)離子，主要用在超純水和高純水制備，在食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等水處理行業(yè)廣泛使用。今天小編就圍繞離子交換樹脂種類、用途等方面為大家介紹一下離子交換樹脂是什么？

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離子交換樹脂是什么？

離子交換樹脂是一種傳統(tǒng)的水處理工藝，其中水中的各種陰離子和陽(yáng)離子被陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂所取代。陰離子和陽(yáng)離子交換樹脂可以分別或按不同比例形成離子交換正床系統(tǒng)、離子交換負(fù)床系統(tǒng)和離子交換混合床系統(tǒng)，并且通常使用混合床系統(tǒng)。反滲透等水處理工藝是用來生產(chǎn)超純水、高純水的終端工藝，它是用來制備超純水的一種不可替代的手段。其出水電導(dǎo)率可低于0.2μS/cm以下，出水電阻率達(dá)到5MΩ.cm以上，根據(jù)不同的水質(zhì)及使用要求，出水電阻率可控制在5~18MΩ.cm之間。被廣泛應(yīng)用在食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、工業(yè)超純水、醫(yī)藥超純水、高純水等領(lǐng)域上。

離子交換樹脂種類：

強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂
這類樹脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強(qiáng)酸性。樹脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3－，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強(qiáng)酸性樹脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。
在使用一段時(shí)間后，離子交換樹脂應(yīng)做再生處理，即與化學(xué)藥品發(fā)生相反方向的離子交換反應(yīng)，使樹脂使用狀態(tài)恢復(fù)到原來的狀態(tài)以供再利用。例如，用強(qiáng)酸再生陽(yáng)離子樹脂，此時(shí)樹脂釋放吸附的陽(yáng)離子，然后與H+結(jié)合以恢復(fù)原始組成。

弱酸性陽(yáng)離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－（R為碳?xì)浠鶊F(tuán)），能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中（如pH5～14）起作用。這類樹脂亦是用酸進(jìn)行再生（比強(qiáng)酸性樹脂較易再生）。

強(qiáng)堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基（亦稱四級(jí)胺基）－NR3OH（R為碳?xì)浠鶊F(tuán)），能在水中離解出OH－而呈強(qiáng)堿性。這種樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿（如NaOH）進(jìn)行再生。

弱堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基（亦稱一級(jí)胺基）-NH2、仲胺基（二級(jí)胺基）-NHR、或叔胺基（三級(jí)胺基）-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH－而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件（如pH1～9）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。

離子交換樹脂的特點(diǎn)是什么？

1、工業(yè)超純水處理工藝是工業(yè)超純水制備中應(yīng)用最廣泛的工藝之一。
2、食品工業(yè)離子交換樹脂可用于制糖、味精、白酒精制、生物制品等工業(yè)裝置上。
3、離子交換樹脂在制藥工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，開發(fā)新一代抗生素，提高原有抗生素的質(zhì)量，鏈霉素的成功開發(fā)是一個(gè)突出的例子。
4、在合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)中，常用酸和堿作有機(jī)合成中的酯化、水解、酯交換和水合催化劑。
5、電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質(zhì)等。
6、濕法冶金和其它離子交換樹脂可用于從貧鈾礦石中分離、富集和純化鈾，以及提取稀土元素和貴金屬。

離子交換樹脂應(yīng)用領(lǐng)域：

1、水處理領(lǐng)域
離子交換樹脂在水處理領(lǐng)域需求量很大，約占離子交換樹脂總產(chǎn)量的90%。它們被用來去除水中的陰離子和陽(yáng)離子。離子交換樹脂在火力發(fā)電廠的純水處理中消耗量最大，其次是原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等。
2、食品制造工業(yè)
離子交換樹脂可用于制糖、味精、葡萄酒精制、生物制品等工業(yè)設(shè)施。例如，通過從玉米中提取淀粉，然后水解產(chǎn)生葡萄糖和果糖，然后通過離子交換處理，可以生產(chǎn)高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業(yè)中的消耗量?jī)H次于水處理。
3、制藥行業(yè)
制藥工業(yè)離子交換樹脂對(duì)發(fā)展新一代的抗菌素及對(duì)原有抗菌素的質(zhì)量改良具有重要作用。鏈霉素的開發(fā)成功即是突出的例子。2010年來還在中藥提成等方面有所研究。
4、合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)
在有機(jī)合成中，酸和堿用作酯化、水解、酯交換、水合等的催化劑。用離子交換樹脂代替無機(jī)酸和堿，也可進(jìn)行上述反應(yīng)，優(yōu)點(diǎn)更多。例如，樹脂可重復(fù)使用，產(chǎn)品易于分離，反應(yīng)器不會(huì)腐蝕，不污染環(huán)境，反應(yīng)易于控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應(yīng)而成，代替了原有的可對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的四乙基鉛。
5、環(huán)境保護(hù)
離子交換樹脂已被廣泛應(yīng)用于許多環(huán)境保護(hù)問題。許多水溶液或非水溶液含有有毒的離子或非離子物質(zhì)，可以通過樹脂回收。例如，從電鍍廢液中除去金屬離子，從制膜廢液中回收有用物質(zhì)。
6、濕法冶金及其他
離子交換樹脂、陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂可用于從貧鈾礦石中分離、濃縮和純化鈾，以及提取稀土元素和貴金屬。

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