離子交換樹脂的原理及應(yīng)用是什么
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原理
離子交換樹脂種聚合物帶有相應(yīng)功能基團般情況下常規(guī)鈉離子交換樹脂帶有大量鈉離子當(dāng)水鈣鎂離子含量高時離子交換樹脂釋放出鈉離子功能基團與鈣鎂離子結(jié)合樣水鈣鎂離子含量降低水硬度下降硬水變軟水軟化水設(shè)備工作過程
當(dāng)樹脂上大量功能基團與鈣鎂離子結(jié)合樹脂軟化能力下降用氯化鈉溶液流過樹脂此時溶液鈉離子含量高功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合樣樹脂恢復(fù)了交換能力過程叫作再生
由于實際工作需要 軟化水設(shè)備標準工作流程主要包括：工作(有時叫做產(chǎn)水下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五過程同軟化水設(shè)備所有工序非常接近只由于實際工藝同或控制需要能會有些附加流程任何鈉離子交換基礎(chǔ)軟化水設(shè)備都五流程基礎(chǔ)上發(fā)展來(其全自動軟化水設(shè)備會增加鹽水重注過程)
反洗：工作段時間設(shè)備會樹脂上部攔截多由原水帶來污物把些污物除去離子交換樹脂才能完全曝露出來再生效才能得保證反洗過程水從樹脂底部洗入從頂部流出樣把頂部攔截下來污物沖走過程般需要5-15分鐘左右
吸鹽(再生)：即鹽水注入樹脂罐體過程傳統(tǒng)設(shè)備采用鹽泵鹽水注入全自動設(shè)備采用專用內(nèi)置噴射器鹽水吸入(只要進水有定壓力即)實際工作過程鹽水較慢速度流過樹脂再生效比單純用鹽水浸泡樹脂效好所軟化水設(shè)備都采用鹽水慢速流過樹脂方法再生過程般需要30分鐘左右實際時間受用鹽量影響
慢沖洗(置換)：用鹽水流過樹脂用原水同樣流速慢慢樹脂鹽全部沖洗干凈過程叫慢沖洗由于沖洗過程仍有大量功能基團上鈣鎂離子被鈉離子交換根據(jù)實際經(jīng)驗過程再生主要過程所多人過程稱作置換過程般與吸鹽時間相同即30分鐘左右
快沖洗：了殘留鹽徹底沖洗干凈要采用與實際工作接近流速用原水對樹脂進行沖洗過程出水應(yīng)達標軟水般情況下快沖洗過程5-15分鐘
應(yīng)用
1）水處理
水處理領(lǐng)域離子交換樹脂需求量大約占離子交換樹脂產(chǎn)量90%用于水各種陰陽離子去除目前離子交換樹脂大消耗量用火力發(fā)電廠純水處理上其次原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等
2）食品工業(yè)
離子交換樹脂用于制糖、味精、酒精制、生物制品等工業(yè)裝置上例：高糖漿制造由玉米萃出淀粉再經(jīng)水解反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖與糖而經(jīng)離子交換處理生成高糖漿離子交換樹脂食品工業(yè)消耗量僅次于水處理
3）制藥行業(yè)
制藥工業(yè)離子交換樹脂對發(fā)展新代抗菌素及對原有抗菌素質(zhì)量改良具有重要作用鏈霉素開發(fā)成功即突出例子近年還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)
有機合成常用酸和堿作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)用離子交換樹脂代替無機酸、堿同樣進行上述反應(yīng)且優(yōu)點更多樹脂反復(fù)使用產(chǎn)品容易分離反應(yīng)器會被腐蝕污染環(huán)境反應(yīng)容易控制等
甲基叔丁基醚（MTBE）制備用大孔型離子交換樹脂作催化劑由異丁烯與甲醇反應(yīng)而成代替了原有對環(huán)境造成嚴重污染四乙基鉛
5）環(huán)境保護
離子交換樹脂已應(yīng)用許多非常受關(guān)注環(huán)境保護問題上目前許多水溶液或非水溶液含有有毒離子或非離子物質(zhì)些用樹脂進行回收使用去除電鍍廢液金屬離子回收電影制片廢液里有用物質(zhì)等
6）濕法冶金及其
離子交換樹脂從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬
其補充：
離子交換技術(shù)有相當(dāng)長歷史某些天物質(zhì)泡沸石和用煤經(jīng)過磺化制得磺化煤都用作離子交換劑隨著現(xiàn)代有機合成工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展研究制成了許多種性能優(yōu)良離子交換樹脂并開發(fā)了多種新應(yīng)用方法離子交換技術(shù)迅速發(fā)展許多行業(yè)特別高新科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用近年國內(nèi)外生產(chǎn)樹脂品種達數(shù)百種年產(chǎn)量數(shù)十萬噸
工業(yè)應(yīng)用離子交換樹脂優(yōu)點主要處理能力大脫色范圍廣脫色容量高能除去各種同離子反復(fù)再生使用工作壽命長運行費用較低(雖次投入費用較大)離子交換樹脂基礎(chǔ)多種新技術(shù)色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等各具獨特功能進行各種特殊工作其方法難做離子交換技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用還迅速發(fā)展之
離子交換樹脂應(yīng)用近年國內(nèi)外制糖工業(yè)重點研究課題糖業(yè)現(xiàn)代化重要標志膜分離技術(shù)糖業(yè)應(yīng)用也受廣泛研究
離子交換樹脂都用有機合成方法制成常用原料苯乙烯或丙烯酸(酯)通過聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)骨架再骨架上導(dǎo)入同類型化學(xué)活性基團(通常酸性或堿性基團)而制成
離子交換樹脂溶于水和般溶劑大多數(shù)制成顆粒狀也有些制成纖維狀或粉狀樹脂顆粒尺寸般0.3～1.2mm 范圍內(nèi)大部分0.4～0.6mm之間們有較高機械強度(堅牢性)化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定正常情況下有較長使用壽命
離子交換樹脂含有種(或幾種)化學(xué)活性基團即交換官能團水溶液能離解出某些陽離子(H+或Na+)或陰離子(OH－或Cl－)同時吸附溶液原來存有其陽離子或陰離子即樹脂離子與溶液離子互相交換從而溶液離子分離出來
離子交換樹脂品種多因化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)同而具有同功能和特性適應(yīng)于同用途應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求和物料性質(zhì)選用適當(dāng)類型和品種
離子交換樹脂種聚合物帶有相應(yīng)功能基團般情況下常規(guī)鈉離子交換樹脂帶有大量鈉離子當(dāng)水鈣鎂離子含量高時離子交換樹脂釋放出鈉離子功能基團與鈣鎂離子結(jié)合樣水鈣鎂離子含量降低水硬度下降硬水變軟水軟化水設(shè)備工作過程
當(dāng)樹脂上大量功能基團與鈣鎂離子結(jié)合樹脂軟化能力下降用氯化鈉溶液流過樹脂此時溶液鈉離子含量高功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合樣樹脂恢復(fù)了交換能力過程叫作再生
由于實際工作需要 軟化水設(shè)備標準工作流程主要包括：工作(有時叫做產(chǎn)水下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五過程同軟化水設(shè)備所有工序非常接近只由于實際工藝同或控制需要能會有些附加流程任何鈉離子交換基礎(chǔ)軟化水設(shè)備都五流程基礎(chǔ)上發(fā)展來(其全自動軟化水設(shè)備會增加鹽水重注過程)
反洗：工作段時間設(shè)備會樹脂上部攔截多由原水帶來污物把些污物除去離子交換樹脂才能完全曝露出來再生效才能得保證反洗過程水從樹脂底部洗入從頂部流出樣把頂部攔截下來污物沖走過程般需要5-15分鐘左右
吸鹽(再生)：即鹽水注入樹脂罐體過程傳統(tǒng)設(shè)備采用鹽泵鹽水注入全自動設(shè)備采用專用內(nèi)置噴射器鹽水吸入(只要進水有定壓力即)實際工作過程鹽水較慢速度流過樹脂再生效比單純用鹽水浸泡樹脂效好所軟化水設(shè)備都采用鹽水慢速流過樹脂方法再生過程般需要30分鐘左右實際時間受用鹽量影響
慢沖洗(置換)：用鹽水流過樹脂用原水同樣流速慢慢樹脂鹽全部沖洗干凈過程叫慢沖洗由于沖洗過程仍有大量功能基團上鈣鎂離子被鈉離子交換根據(jù)實際經(jīng)驗過程再生主要過程所多人過程稱作置換過程般與吸鹽時間相同即30分鐘左右
快沖洗：了殘留鹽徹底沖洗干凈要采用與實際工作接近流速用原水對樹脂進行沖洗過程出水應(yīng)達標軟水般情況下快沖洗過程5-15分鐘
應(yīng)用
1）水處理
水處理領(lǐng)域離子交換樹脂需求量大約占離子交換樹脂產(chǎn)量90%用于水各種陰陽離子去除目前離子交換樹脂大消耗量用火力發(fā)電廠純水處理上其次原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等
2）食品工業(yè)
離子交換樹脂用于制糖、味精、酒精制、生物制品等工業(yè)裝置上例：高糖漿制造由玉米萃出淀粉再經(jīng)水解反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖與糖而經(jīng)離子交換處理生成高糖漿離子交換樹脂食品工業(yè)消耗量僅次于水處理
3）制藥行業(yè)
制藥工業(yè)離子交換樹脂對發(fā)展新代抗菌素及對原有抗菌素質(zhì)量改良具有重要作用鏈霉素開發(fā)成功即突出例子近年還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)
有機合成常用酸和堿作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)用離子交換樹脂代替無機酸、堿同樣進行上述反應(yīng)且優(yōu)點更多樹脂反復(fù)使用產(chǎn)品容易分離反應(yīng)器會被腐蝕污染環(huán)境反應(yīng)容易控制等
甲基叔丁基醚（MTBE）制備用大孔型離子交換樹脂作催化劑由異丁烯與甲醇反應(yīng)而成代替了原有對環(huán)境造成嚴重污染四乙基鉛
5）環(huán)境保護
離子交換樹脂已應(yīng)用許多非常受關(guān)注環(huán)境保護問題上目前許多水溶液或非水溶液含有有毒離子或非離子物質(zhì)些用樹脂進行回收使用去除電鍍廢液金屬離子回收電影制片廢液里有用物質(zhì)等
6）濕法冶金及其
離子交換樹脂從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬
其補充：
離子交換技術(shù)有相當(dāng)長歷史某些天物質(zhì)泡沸石和用煤經(jīng)過磺化制得磺化煤都用作離子交換劑隨著現(xiàn)代有機合成工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展研究制成了許多種性能優(yōu)良離子交換樹脂并開發(fā)了多種新應(yīng)用方法離子交換技術(shù)迅速發(fā)展許多行業(yè)特別高新科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用近年國內(nèi)外生產(chǎn)樹脂品種達數(shù)百種年產(chǎn)量數(shù)十萬噸
工業(yè)應(yīng)用離子交換樹脂優(yōu)點主要處理能力大脫色范圍廣脫色容量高能除去各種同離子反復(fù)再生使用工作壽命長運行費用較低(雖次投入費用較大)離子交換樹脂基礎(chǔ)多種新技術(shù)色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等各具獨特功能進行各種特殊工作其方法難做離子交換技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用還迅速發(fā)展之
離子交換樹脂應(yīng)用近年國內(nèi)外制糖工業(yè)重點研究課題糖業(yè)現(xiàn)代化重要標志膜分離技術(shù)糖業(yè)應(yīng)用也受廣泛研究
離子交換樹脂都用有機合成方法制成常用原料苯乙烯或丙烯酸(酯)通過聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)骨架再骨架上導(dǎo)入同類型化學(xué)活性基團(通常酸性或堿性基團)而制成
離子交換樹脂溶于水和般溶劑大多數(shù)制成顆粒狀也有些制成纖維狀或粉狀樹脂顆粒尺寸般0.3～1.2mm 范圍內(nèi)大部分0.4～0.6mm之間們有較高機械強度(堅牢性)化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定正常情況下有較長使用壽命
離子交換樹脂含有種(或幾種)化學(xué)活性基團即交換官能團水溶液能離解出某些陽離子(H+或Na+)或陰離子(OH－或Cl－)同時吸附溶液原來存有其陽離子或陰離子即樹脂離子與溶液離子互相交換從而溶液離子分離出來
離子交換樹脂品種多因化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)同而具有同功能和特性適應(yīng)于同用途應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求和物料性質(zhì)選用適當(dāng)類型和品種
好
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