离子交换剂应用技术
(1)水处理。离子交换树脂在水处理领域的需求量很大,约占其产量的专90%,主要用于水中的各种阴阳离属子的去除,目前,多用在火力发电厂的纯水处理上。
(2)食品工业。离子交换树脂可用于糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如,高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后,再经水解反应,产生葡萄糖与果糖,而后经离子交换处理,可以生成高果糖浆。
(3)石油化学工业。在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱,同样可进行上述反应,且优点更多。如树脂可反复使用,产品容易分离,反应器不会被腐蚀,不污染环境,反应容易控制等。
(4)环境保护。许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,这些可用离子交换树脂进行回收使用,如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
(5)其他。离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
⑵ 离子交换剂的介绍
凡是能够进行离子交换的这类物质都称为离子交换剂。离子交换剂分无机质类版和有机质类两大类。无机权质类又可分天然的——如海绿砂;人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等;合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂;阴离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。
⑶ 离子交换剂的相关介绍
换离子交换水处理设备理是指采用离子交换剂,使交换剂中和水溶液中可交换离子产生符合等物质的量规则的可逆性交换,导致水质改善而交换剂的结构并不发生实质性(化学的)变化的水处理方式。
在这种水处理方式中,只有阳离子参与交换反应的,称阳离子交换水处理;只有阴离子参与交换反应的,称阴离子交换水处理;既有阳离子又有阴离子参与交换反应的,称阳、阴离子交换水处理。
交换树脂更换由于原水的水质千差万别,而对出水水质的要求又多种多样,所以有许多种类型的离子交换及某组合的水处理方法,采用这些水处理方法而使原水软化、除碱和除盐。离子交换剂中参与交换反应的离子是钠离子Na+时,此方法称为钠(Na)型离子交换法,此交换剂称为钠(Na)型阳离子交换剂,相类似的,有氢(H)型离子交换法及氢(H)型阳离子交换剂等。
钠型离子交换法是工业锅炉给水最通用的一种水处理方法。当原水经过钠型离子交换剂时,水中的Ca2+、Mg2+等阳离子与交换剂中的Na+进行交换,降低了水的硬度,使水质得到软化,故这种方法又称为钠离子交换软化法。
(1)再生过程
在钠离子交换过程中,当软水出现了硬度,且残留硬度超过水质标准规定时,则认为钠离子交换剂已经失效。为了恢复其交换能力,就需要对交换剂进行再生(或还原)。再生过程是使含有大量钠离子的氯化钠(NaCl)溶液通过失效的交换剂层恢复其交换能力的过程。此时,钠离子又被离子交换剂所吸着,而交换剂中的钙、镁离子被置换到溶液中去。钠型离子交换剂的再生过程可用如下反应式表示:
CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
生产中多采用食盐(NaCl)溶液作为再生剂。因为食盐比较容易得到,而且再生过程中所形成的产物(CaCl2、MgCl2)是可溶性盐类,很容易随再生液排出去。再生用食盐,大都水处理设备采用工业用盐,其中杂质含量不宜过多,食盐溶液需澄清过滤后使用。通常认为,10%食盐溶液的硬度不应超过40mmol/L,悬浮物不应大于2%。离子交换剂再生时,一般要用经过澄清的8~10%的盐溶液。总的再生接触时间随离子交换树脂交联度的不同而变化,对于一般交联度7%左右的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,再生剂和树脂总的接触时间最低应保证45min以上。
(2)水处理设备交换过程
碳酸盐硬度(暂硬)软化过程:
Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3
非碳酸盐硬度(永硬)软化过程:
CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
也可以用综合上述反应式的离子式表示:
Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+
Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+
⑷ 离子交换剂的选材
离子交换剂分为无机质和有机质两类。无机质主要是沸石,有机质有磺化煤和离子交换树脂。沸石有天然沸石和合成沸石。天然沸石是最早应用的无机离子交换剂,是含有水的钠、钙以及钡、锶、钾等硅铝酸的盐类。色浅,具玻璃光泽,是阳离子交换剂。除天然产品外,也有人工制成的合成沸石。它的交换容量低,在酸中不稳定,不能作氢离子交换,曾用于水的软化。由于无机离子交换剂耐高温和辐照,研制出锆氧、铬氧和钛氧等的磷酸盐或钨酸盐构成的阳离子交换剂,它们的交换容量高,应用于核工业中。
磺化煤 是烟煤用浓硫酸磺化的产物,是阳离子交换剂,含有磺酸基、羧基和酚羟基,用于水的脱碱软化。磺化煤价廉,但性能随煤种而异,交换容量较低,性脆易碎,不耐磨耗。
离子交换树脂 大都是苯乙烯与二乙烯苯的共聚物(见聚合物),也有的是丙烯酸系的共聚物或苯酚甲醛的缩聚物。离子交换树脂按它的交换基团分成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类:阳离子交换树脂又分为强酸性与弱酸性,前者具有的磺酸基交换基团,适用于所有的酸性溶液,后者则是羧基、膦酸基或酚羟基,仅能用于中性至碱性溶液,但交换容量大,容易再生。阴离子交换树脂又分为强碱性与弱碱性,前者带有季胺基,适用于所有碱度的溶液,还能交换吸附弱酸;后者带有叔胺基或仲胺基,仅能用于中性至酸性溶液,但交换容量大,容易再生。离子交换树脂按物理结构又分为凝胶型和大孔型,前者是外观透明的均相凝胶结构,离子通过基体的大分子链间孔隙,才能扩散到交换基团附近,只适用于交换一般无机离子。此外,还有大孔离子交换树脂,在它的颗粒内有毛细孔道,具有非均相凝胶结构,适用于交换分子量较大的有机离子。近年为适应生物化学工程的需要,在葡聚糖或纤维素上引入交换基团,用于提取多肽、核酸等物质。
⑸ 离子交换树脂到底是什么技术干嘛用的 请详解
离子交换树脂是一种传统的水处理工艺,其中水中的各种阴离子和阳离版子被阴离子交换树脂和阳权离子交换树脂所取代。
阴离子和阳离子交换树脂可以分别或按不同比例形成离子交换正床系统、离子交换负床系统和离子交换混合床系统,并且通常使用混合床系统。
反渗透等水处理工艺是用来生产超纯水、高纯水的终端工艺,它是用来制备超纯水的一种不可替代的手段。其出水电导率可低于0.2μS/cm以下,出水电阻率达到5MΩ.cm以上,根据不同的水质及使用要求,出水电阻率可控制在5~18MΩ.cm之间。
被广泛应用在食品行业、医药行业、工业超纯水、医药超纯水、高纯水等领域上。
⑹ 什么是离子交换剂
凡是能够进行离子交换的这类物质都称为离子交换剂.离子交换剂分无机质类和有版机质权类两大类。无机质类又可分天然的——如海绿砂;人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等;合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂;阳离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。
⑺ 离子交换树脂的原理及应用是什么
原理
离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团。一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水中的钙镁离子含量高时,离子交换树脂可以释放出钠离子,功能基团与钙镁离子结合,这样水中的钙镁离子含量降低,水的硬度下降。硬水就变为软水,这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后,树脂的软化能力下降,可以用氯化钠溶液流过树脂,此时溶液中的钠离子含量高,功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合,这样树脂就恢复了交换能力,这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要, 软化水设备的标准工作流程主要包括:工作(有时叫做产水,下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近,只是由于实际工艺的不同或控制的需要,可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中,全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。
反洗:工作一段时间后的设备,会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物,把这些污物除去后,离子交换树脂才能完全曝露出来,再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入,从顶部流出,这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐(再生):即将盐水注入树脂罐体的过程,传统设备是采用盐泵将盐水注入,全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中,盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好,所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生,这个过程一般需要30分钟左右,实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗(置换):在用盐水流过树脂以后,用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗,由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换,根据实际经验,这个过程中是再生的主要过程,所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同,即30分钟左右。
快冲洗:为了将残留的盐彻底冲洗干净,要采用与实际工作接近的流速,用原水对树脂进行冲洗,这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下,快冲洗过程为5-15分钟。
应用
1)水处理
水处理领域离子交换树脂的需求量很大,约占离子交换树脂产量的90%,用于水中的各种阴阳离子的去除。目前,离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上,其次是原子能、半导体、电子工业等。
2)食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如:高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后,再经水解反应,产生葡萄糖与果糖,而后经离子交换处理,可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。
3)制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。
4)合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱,同样可进行上述反应,且优点更多。如树脂可反复使用,产品容易分离,反应器不会被腐蚀,不污染环境,反应容易控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制备,就是用大孔型离子交换树脂作催化剂,由异丁烯与甲醇反应而成,代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5)环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前,许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
6)湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
其他补充:
离子交换技术有相当长的历史,某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是,随着现代有机合成工业技术的迅速发展,研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂,并开发了多种新的应用方法,离子交换技术迅速发展,在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种,年产量数十万吨。
在工业应用中,离子交换树脂的优点主要是处理能力大,脱色范围广,脱色容量高,能除去各种不同的离子,可以反复再生使用,工作寿命长,运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术,如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等,各具独特的功能,可以进行各种特殊的工作,是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。
离子交换树脂的应用,是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题,是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。
离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯),通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架,再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。
离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状,也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3~1.2mm 范围内,大部分在0.4~0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性),化学性质也很稳定,在正常情况下有较长的使用寿命。
离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团,它即是交换官能团,在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH-或Cl-),同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换,从而将溶液中的离子分离出来。
离子交换树脂的品种很多,因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性,适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。
⑻ 离子交换剂的简介
能与溶液中的离子进行等当量交换反应的物质,常指用于离子交换操作的一类不溶、不熔的细粒固体。还可用作溶液中非电解质溶质的吸附剂和某些有机化学反应的催化剂。它的干品还用作有机液体的脱水剂。
⑼ 离子交换树脂在药物液体缓释剂中的应用进展
在国外离子交换吸附科学技术发展很快,各种新的离子交换材料与吸附材料不专断出现,开发了
许多专用的、特殊的离子交换剂和吸附剂,应用领域迅速扩大,尤其在医学、生物化学等方面的应用,取得了许属多重要的成果[7]。例如,应用强酸性阳离子交换树脂对尿毒症、急性肝衰竭患者进行血液灌流治疗时,可明显清除尿素氮和血氨;应用阴离子交换树脂对非结合胆红素及巴比妥类药物具有良好的吸附功能;吸附树脂对急性药物中毒患者进行血液灌流,也已取得满意效果,对某些脂溶性有毒物质的吸附性能已超过了活性炭。
在药学方面,随着离子交换理论的日臻完善和药用离子交换树脂合成技术的成熟,使“离子交换技术”的应用倍受瞩目。自1956 年,Raghunathan 首次提出药物树脂给药系统,此后的几十年中这一技术的研究不断深入,至今已趋于成熟。树脂分子结构中的解离酸性或碱性基团可以通过离子键与荷正电或荷负电药物结合形成聚合物盐,供口服或其他非注射途径给药,达到延长作用时间、稳定释药速度、提高生物利用度等目的。
⑽ 离子交换树脂法的应用有哪些
楼主你好:
用离子交换树脂进行分离的操作程序包括三个步骤,具体操作过程如下文中所述。
(1)交换柱的制备首先选择合适的离子交换树脂类型,用相应的溶液进行处理,如强酸性阳离子交换树脂需要在稀盐酸中浸泡,以除去杂质并使之溶胀和完全转变成H式。然后用蒸馏水洗至中性,装入充满蒸馏水的交换柱中。注意防止气泡进入树脂层。
(2)交换使待处理水样以合适的流速通过交换柱进行离子交换。交换完毕后用蒸馏水洗去残留的溶液及交换过程中形成的酸、碱或盐类等。
(3)洗脱洗脱是将已交换到树脂上的离子分离出来的过程。选择合适的洗脱液,使之以适宜速度通过交换柱进行洗脱。(更多质量检测、分析测试、化学计量、标准物质相关技术资料请参考中检所对照品查询 www.rmhot.com)
阳离子交换树脂常用盐酸溶液作为洗脱液;阴离子交换树脂常用盐酸溶液、氯化钠或氢氧化钠溶液作洗脱液。对于分配系数相近的离子,可用含有机络合剂或有机溶剂的洗脱液,以提高洗脱过程的选择性。
离子交换技术在富集和分离微量或痕量元素方面应用很广。例如分离水中的锂离子、锰离子、铜离子、铁离子、锌离子等多种金属离子,首先加入盐酸使一部分离子转变为络合阴离子,然后将水样通过强碱性阴离子交换树脂,各种离子均被交换在树脂上,最后用不同浓度的盐酸溶液进行洗脱分离。锂离子不生成络合阴离子,不发生交换,可用12mol/L HCl溶液最先洗脱出来