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)主要是通過陰陽離子交換樹脂置換水質(zhì)里陰陽離子，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離子被陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂所取代。陰離子和陽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：

強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團(tuán)，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3－，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，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，用強酸再生陽離子樹脂，此時樹脂釋放吸附的陽離子，然后與H+結(jié)合以恢復(fù)原始組成。

弱酸性陽離子樹脂
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離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。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（比強酸性樹脂較易再生）。

強堿性陰離子樹脂
這類樹脂含有強堿性基團(tuán)，如季胺基（亦稱四級胺基）－NR3OH（R為碳?xì)浠鶊F(tuán)），能在水中離解出OH－而呈強堿性。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，在不同pH下都能正常工作。它用強堿（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（亦稱一級胺基）-NH2、仲胺基（二級胺基）-NHR、或叔胺基（三級胺基）-NR2，它們在水中能離解出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)展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質(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酸和堿，也可進(jìn)行上述反應(yīng)，優(yōu)點更多。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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