纖維狀離子交換樹脂

① 甲醇處理離子交換樹脂的原理

原理

離子交換樹脂是一種聚合物，帶有相應的功能基團。一般情況下，常規的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時，離子交換樹脂可以釋放出鈉離子，功能基團與鈣鎂離子結合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變為軟水，這是軟化水設備的工作過程。當樹脂上的大量功能基團與鈣鎂離子結合後，樹脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過樹脂，此時溶液中的鈉離子含量高，功能基團會釋歷行運放出鈣鎂離子而與鈉離子結合，這樣樹脂就恢復了交換能力，這個過程叫作「再生」。

由於實際工作的需要， 軟化水設備的標准工作流程主要包括：工作(有時叫做產水，下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近，只是由於實際工藝的不同或控制的需要，可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中，全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)。反洗：工作一段時間後的設備，會在樹脂上部攔截很多由原水帶來的污物，把這些污物除去後，離子交換樹脂才能完全曝露出來，再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入，從頂部流出，這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。這個過程一般需要5-15分鍾左右。吸鹽(再生)：即將鹽水注入樹脂罐體的過程，傳統設備是採用鹽泵將鹽水注入，全自動的設備是採用專用的內置噴射器將鹽水吸入(只要進水有一定的壓力即可)。

在實際工作過程中，鹽水以較慢的速帶缺度流過樹脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹脂的效果好，所以軟化水設備都是採用鹽水慢速流過樹脂的方法再生，這個過程一般需要30分鍾左右，實際時間受用鹽量的影響。慢沖洗(置換)：在用鹽水流過樹脂以後，用原水以同樣的流速慢慢將樹脂中的鹽全部沖洗干凈的過程叫慢沖洗，由於這個沖洗過程中仍有大量的功能基團上的鈣鎂離子被鈉離子交換，根據實際經驗，這個過程中是再生的主要過程，所以很多人將這個過程稱作置換。這個過程一般與吸鹽的時間相同，即30分鍾左右。快沖洗：為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈，要採用與實際工作接近的流速，用原水對樹脂進行沖洗，這個過程的最後出水應為達標的軟水。一般情況下，快沖洗過程為5-15分鍾。

應用

1）水處理水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除。 目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業等。

2）食品工業離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如：高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交肢梁換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。

3）制葯行業制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中葯提成等方面有所研究。4）合成化學和石油化學工業在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多。如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。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而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。

5）環境保護離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。目前，許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。

6）濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

其他補充：離子交換技術有相當長的歷史，某些天然物質如泡沸石和用煤經過磺化製得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是，隨著現代有機合成工業技術的迅速發展，研究製成了許多種性能優良的離子交換樹脂，並開發了多種新的應用方法，離子交換技術迅速發展，在許多行業特別是高新科技產業和科研領域中廣泛應用。近年國內外生產的樹脂品種達數百種，年產量數十萬噸。

在工業應用中，離子交換樹脂的優點主要是處理能力大，脫色范圍廣，脫色容量高，能除去各種不同的離子，可以反復再生使用，工作壽命長，運行費用較低(雖然一次投入費用較大)。以離子交換樹脂為基礎的多種新技術，如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等，各具獨特的功能，可以進行各種特殊的工作，是其他方法難以做到的。

離子交換技術的開發和應用還在迅速發展之中。離子交換樹脂的應用，是近年國內外製糖工業的一個重點研究課題，是糖業現代化的重要標志。膜分離技術在糖業的應用也受到廣泛的研究。離子交換樹脂都是用有機合成方法製成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過聚合反應生成具有三維空間立體網路結構的骨架，再在骨架上導入不同類型的化學活性基團(通常為酸性或鹼性基團)而製成。

離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。大多數製成顆粒狀，也有一些製成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范圍內，大部分在0.4～0.6mm之間。它們有較高的機械強度(堅牢性)，化學性質也很穩定，在正常情況下有較長的使用壽命。離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學活性基團，它即是交換官能團，在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH－或Cl－)，同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換，從而將溶液中的離子分離出來。離子交換樹脂的品種很多，因化學組成和結構不同而具有不同的功能和特性，適應於不同的用途。

應用樹脂要根據工藝要求和物料的性質選用適當的類型和品種。

② 離子交換色譜的原理以及陰陽離子交換樹脂的特性

離子交換樹脂的結構：

離子交換樹脂主要由高分子骨架和活性基團兩部分組成，高分子骨架是惰性的網狀結構骨架，是不溶於酸或鹼的高分子物質，常用的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到樹脂的骨架。

而活性基團不能自由移動的官能團離子和可以自由移動的可交換離子兩部分組成，可交換離子能夠決定樹脂所吸附的離子，比如可交換離子為H型陽離子交換樹脂，那麼這個樹脂能夠吸附的離子，就是H型陽離子，而官能團離子能夠決定樹脂的「酸"、「鹼"性和交換能力的強弱，比如官能團離子是強酸性離子，那麼樹脂就是強酸性離子交換樹脂。

離子交換樹脂的內部結構：

1.凝膠型樹脂是由純單體混合物經縮合或聚合而成的，結構為微孔狀，合成的工藝比較簡單，孔徑大概在1-2nm左右，凝膠型樹脂的操作容量高，產水量高，物理強度好，且再生效率高，被廣泛應用在食品飲料加工，超純水制備，飲用水過濾，硬水軟化，製糖業，制葯等領域。

2.大孔型樹脂的孔徑一般在10nm左右，在樹脂中孔徑是比較大的，所以被稱為大孔型樹脂，且孔徑不會隨著周圍的環境而變化，能夠彌補凝膠型樹脂不能在非水系統中使用的缺點，吸附能力非常強大，不易碎裂，耐氧化好，操作容量高，能夠應用在醫葯領域、除重金屬污染、葯品純化、水處理中除去碳酸硬度、冷凝水精處理等領域。

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③ 離子交換膜與離子交換樹脂

離子交換膜可製成均相膜和非均相膜兩類。
而離子交換樹脂就屬於非均相膜

①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等製成膜，然後引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內聚合成高分子，再通過化學反應引入所需功能基。也可通過甲醛、苯酚等單體聚合製得。
②非均相膜。用粒度為200～400目的離子交換樹脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合後加工成膜製得。

下面給一些離子交換樹脂 的具體資料:
離子交換樹脂分為陰陽兩種類型，陽離子交換樹脂又分為強酸性和弱酸性，陰離子交換樹脂分為強鹼性和弱鹼性。
水通過陽離子交換樹脂時變為酸性，再通過陰離子交換樹脂變為中性後回到水族箱中，因此使用離子交換樹脂時，要強酸性與強鹼性、弱酸性與弱鹼性配對使用，離子交換樹脂依其聽附對象的不同又分為H型，OH型CI型和NA型，水族箱適用NA型，（鈉型）其目的是軟化水質。
陽離子交換樹脂的再生可用5%--10%鹽酸、0.5%--5%硫酸、10%的食鹽水或海水其中之一種，陰離子交換樹脂的再生可用2%--10%氫氧化鈉、2%--4%氨水或10%食鹽水其中之一種，均浸泡24小時。離子交換樹脂也是一種化學濾材

④ 求問怎麼用離子交換樹脂層析分離混合氨基酸

離子交換樹脂作為一種合成高聚物，不溶於水，能吸水膨脹。高聚物分子由能電離的極性基團及非極性的樹脂組成。極性基團上的離子能與溶液中的離子起交換作用，而非極性的樹脂本身物性不變。通常離子交換樹脂根據所帶基團可分為強酸（＝R＝SO3H）、弱（＝COOH）、強鹼（＝N+＝R：）和弱鹼（＝NH2＝NHR＝NR2）。離子交換樹脂適用於分離小分子物質，如氨基酸、腺苷、腺苷酸等。然而，對於生物大分子如蛋白質，則不太適宜，因為它們不能擴散到樹脂的鏈狀結構中。因此，如果需要分離生物大分子，可以選擇多糖聚合物如纖維素、葡聚糖為載體的離子交換劑。

本次實驗利用磺酸陽離子交換樹脂（Dowex 50）分離混合氨基酸，包括酸性氨基酸（天冬氨酸）、中性氨基酸（丙氨酸）和鹼性氨基酸（賴氨酸）。在特定的pH條件下，這些氨基酸解離程度不同，通過調整脫液pH或離子強度可以實現分離。實驗中所用到的材料包括層析柱、恆流泵、梯度混合器、試管及試管架、紫外分光光度計、2mol/L HCl、2mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH、pH4.2的檸檬酸緩沖液、pH5的醋酸緩沖液、0.2％中性茚三酮溶液以及氨基酸混合液。

樹脂處理步驟為：首先將樹脂置於100ml燒杯中，加入25ml 12mol/L HCl攪拌2小時，傾棄酸液後用蒸餾水洗滌至中性。隨後，再加入25ml 12mol/L NaOH攪拌2小時，傾棄鹼液後用蒸餾水洗滌至中性。最後，將樹脂懸浮於50ml pH4.2檸檬酸緩沖液中備用。

裝柱步驟包括：取直徑0.8cm～1.2cm、長度10cm～12cm的層析柱，底部墊玻璃棉或海綿圓墊，自頂部注入經處理的樹脂懸浮液。關閉層柱出口，待樹脂沉降後，放出過量溶液，再加入一些樹脂，使樹脂沉積至8cm～10cm高度即可。於柱子頂部繼續加入pH4.2檸檬酸緩沖液洗滌，確保流出液pH為4.2，關閉柱子出口，保持液面高出樹脂表面1cm左右。

加樣、洗脫及洗脫液收集步驟為：打開山口使緩沖液流出，待液面幾乎平齊樹脂表面時關閉出口。用長滴管將15滴氨基酸混合液直接加到樹脂頂部，打開出口使其緩慢流入柱內。當液面剛平樹脂表面時，加入0.1mol/L HCl 3ml，以10滴/分鍾～12滴/分鍾的流速洗脫，收集洗脫液，每管20滴，逐管收存。當HCl液面剛平樹脂表面時，用1ml pH4.2檸檬酸緩沖液沖洗柱壁一次，接著用2ml pH4.2檸檬酸緩沖液洗脫，保持流速10滴/分鍾～12滴/分鍾並注意勿使樹脂表面乾燥。

在收集洗脫液的過程中，逐管用茚三酮檢驗氨基酸的洗脫情況，方法是：於各管洗脫液中加10滴pH5醋酸緩沖液和10滴中性茚三酮溶液，沸水浴中煮10分鍾，如溶液呈紫藍色，表示已有氨基酸洗脫下來。顯色的深度可代表洗脫的氨基酸濃度，可比色測。在用pH4.2檸檬酸緩沖液把第二個氨基酸洗脫出來之後，再收集兩管茚三酮反應陰性部分，關閉層析柱出口，將樹脂頂部剩餘的pH4.2檸檬酸緩沖液移去。於樹脂頂部加入2ml 0.1mol/L NaOH，打開出口使其緩慢流入柱內，按上面步驟續用0.1mol/L NaOH洗脫並逐管收集，注意保持流速10滴/分鍾～12滴/分鍾，每管20滴。做洗脫液中氨基酸檢驗，在第三個氨基酸用0.1mol/L NaOH洗脫下來以後，再繼續收集兩管茚三酮反應陰性部分。

最後，以洗脫液管號為橫坐標，洗脫液各管光密度（以水作空白，在570nm波長讀取吸光度）或顏色深淺（以-，±，+，++．．．表示）為縱坐標作圖，即可畫出一條洗脫曲線。

實驗注意事項包括：保持流速10滴/分鍾～12滴/分鍾，並注意勿使樹脂表面乾燥。在裝柱時必須防止氣泡、分層及柱子液面在樹脂表面以下等現象發生。

⑤ 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程：

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中，含有的金屬陽離子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中，（即為陽離子交換樹脂原理）。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團，在水中易生成OH-離子）上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中，（即為陰離子交換樹脂原理）。而H+與OH-相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。

(5)纖維狀離子交換樹脂擴展閱讀：

離子交換樹脂使用方法：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，有些可達到50目，因此在使用前要先乾燥，粉碎，過篩，通常乾燥時在烘箱中進行，亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行，粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，然後將氯型轉化成OH型，再轉化成氯型，最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可，不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒；反復操作直至上層液澄清後，即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，將樹脂倒入柱子中，還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，亦可將樣品溶液反復通過柱子，直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來，常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等，可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

⑥ Graver Technologies產品介紹

Graver Technologies專門設計的高效率雜質去除產品，廣泛應用於氣體和液體中。這些產品涵蓋了離子交換樹脂、粉末樹脂以及相關過濾系統，旨在提供卓越的過濾效果和純凈度。

其中，Graver Technologies的粉末樹脂覆蓋系統——Powdex(R)——在60年代初由Joseph Levensky的團隊成功發明。這一創新將樹脂與過濾器相結合，形成了一種高效的離子交換系統，為公司贏得了多項專利技術。自那時起，整個研發團隊持續不斷改進和推出新產品，以滿足不同應用需求，包括但不限於Ecocote(R), Ecodex(R), Ecosorb(R), Meridian(R), PremixTM, EcoGuard(R), Radex(R) 等。

Gravex系列提供全面的高純度離子交換樹脂產品，包括陽離子、陰離子樹脂和混床離子交換樹脂。這些樹脂採用苯乙烯或丙烯酸基體，適用於多種應用，如補給水除鹽、凝結水精處理、放射性廢水處理和核級PWR初級凈化。Gravex樹脂的離子選擇性還適用於污水凈化、放射性核減少、金屬回收和去除等場景。

Powdex粉末離子交換樹脂以其快速的動力性能和出色的水力滲透性著稱，適用於凝結水精處理。這類產品具有較大的陽離子和陰離子比例靈活性，以及簡化操作的Premix樹脂。

Ecodex產品通過將Powdex粉末樹脂和纖維素混合形成絮狀凝聚物，提高了滲透性、運行時間和減少了廢物生成。Ecodex Meridian系列的產品針對特定用途，如處理聚丙烯腈（PAN）纖維以防止生物降解，並可適用於其他纖維和樹脂。

Radex核級樹脂產品具有獨特的專業或可選擇性離子交換和吸附介質配方，其水力滲透性遠高於一般顆粒，適用於處理核污染的放射性廢水。產品如Cs Floc和Co Floc能夠清除銫和鈷等放射性物質。

Graver Technologics還提供樹脂處理和服務，包括新樹脂及使用過的樹脂的評估和處理，確保滿足客戶的需求。服務包括樹脂再生、沖洗等，以達到最高純度等級，減少可濾去的污染物，並避免潛在的不可逆溶脹風險。此外，Graver Technologics還提供干混合定製混床和精磨技術，以生產具有最佳性能的粉末產品。

無論是Gravex粒狀樹脂還是粉末樹脂，Graver Technologies的離子交換產品在所有應用場合都表現出一致的高效率和卓越性能。

在Graver Technologies的產品中，還包括了獨特的濾芯設計。Aegis標準的纏繞式濾芯（不銹鋼內支撐）採用聚丙烯、尼龍或碳纖維絲纏繞在不銹鋼內支撐上，末端有不銹鋼端蓋。這些濾芯通過計算機控制的繞線機製造，確保了產品的堅固性，適用於不同的Powdex系統端部連接，如法蘭雙開端、SealfastTM或EcolocTM類型。此外，Aegis標準的纏繞式濾芯（聚丙烯內支撐）也具有聚丙烯內核和端蓋，全部硬體由聚丙烯製成，可以進行壓碎、焚燒或切碎處理，確保了產品的堅固性。這些濾芯可以根據需要選用聚丙烯、尼龍或碳纖維外纏繞層和不同的末端配件，以滿足各種Powdex系統的具體需求。

Graver Technologies是美國一家為全球用戶提供：工業過濾、分離、凈化的技術及產品服務的公司。公司始建於1866年的俄亥俄州，創始人為William Graver 。