離子交換樹脂
離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構的高分子化合物,它由不溶性的三維空間網狀骨架、連接在骨架上的功能基團和功能基團上帶有相反電荷的可交換離子三部分構成。離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂。若帶有酸性功能基,能與溶液中的陽離子進行交換,稱為陽離子交換樹脂;若帶有鹼性功能基,能與陰離子進行交換,則稱為陰離子交換樹脂。兩性樹脂是一類在同一樹脂中存在著陰、陽兩種基團的離子交換樹脂,包括強酸-弱鹼型、弱酸-強鹼型和弱酸-弱鹼型。
離子交換樹脂在現代製糖工業中起著很重要的作用。世界上許多糖廠製造精糖和高級食用糖漿,多數使用離子交換樹脂將糖液脫色提純,而過去傳統用骨炭的精煉糖廠亦有逐漸轉向使用離子交換樹脂的趨勢。
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。
樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 (或再分出中強酸和中強鹼性類)。
離子交換樹脂根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂,及根據樹脂的物理結構分為凝膠型和大孔型。
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。
『貳』 什麼叫做離子交換樹脂的再生
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,常規的鈉離子交版換樹脂帶有大量的權鈉離子。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。
2.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,這個過程叫做「再生」。
『叄』 離子交換過程的5個步驟
離子交換過程歸納為如下幾個過程1.水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散2.水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔,並進行擴散3.水中離子與樹脂交換基團接觸,發生復分解反應,進行離子交換4.被交換下來的離子,在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散5.被交換下來的離子,向水溶液中擴散影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。流速原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間,在交換過程中,離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟,有效地控制流速很重要。一般,交換液流速大,離子的透析量就高,未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此,應根據交換容量等選擇適宜的流速。原料液濃度樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換,也有可能相斥,液相離子濃度高,樹脂接觸機會多,較易進入樹脂網孔內,液相濃度低,樹脂交換容量大時,則相反。但液相離子濃度過高,將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮,也會影響離子進入網孔。實驗證明,在流速一定時,溶液濃度越高,溶質的流失量液越大。溫度溫度越提高,離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加,可加快反應速率。但溫度太高,離子的吸附強度會降低,甚至還會影響樹脂的熱穩定性,經濟上不利,實際生產中採用室溫操作較宜。
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『肆』 離子交換樹脂的用途是什麼呢
用途:
1使用離子交換樹脂將糖液脫色提純;
2許多行業特別是高新科技產業和科研領域中廣泛應用;
3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)。
離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構的高分子化合物,它由不溶性的三維空間網狀骨架、連接在骨架上的功能基團和功能基團上帶有相反電荷的可交換離子三部分構成。離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂。若帶有酸性功能基,能與溶液中的陽離子進行交換,稱為陽離子交換樹脂;若帶有鹼性功能基,能與陰離子進行交換,則稱為陰離子交換樹脂。兩性樹脂是一類在同一樹脂中存在著陰、陽兩種基團的離子交換樹脂,包括強酸-弱鹼型、弱酸-強鹼型和弱酸-弱鹼型。
『伍』 去除糖液中的離子用什麼離子交換樹脂
最常用的樹脂就是001X7和D301兩種樹脂,
但還是根據你糖液的種類和具體情況確定那種合適
『陸』 離子交換提取蛋白質為什麼用多糖基離子交換劑
鈦白粉(二氧化鈦TiO2)化學性質穩定,在一般情況下與大部分物質不發生反應。內在自然界中二氧化鈦有三容種結晶:板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩定的晶型,無工業利用價值,銳鈦型(Anatase)簡稱A型,和金紅石型(Rutile)簡稱R型
『柒』 各類離子交換樹脂的再生方法
再生劑的種類應根據樹脂的離子類型來選用,並適當地選擇價格較低的酸、鹼或鹽:
1、大孔吸附樹脂簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫,再用2~3BV的稀酸、稀鹼溶液浸泡洗脫,水洗至PH值中性即可使用。
2、鈉型強酸性陽樹脂可用10%NaCl 溶液再生,用葯量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹脂);氫型強酸性樹脂用強酸再生,用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉澱物。為此,宜先通入1~2%的稀硫酸再生。
3、氯型強鹼性樹脂,主要以NaCl 溶液來再生,但加入少量鹼有助於將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出,故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的鹼鹽液再生,常規用量為每升樹脂用150~200g NaCl ,及3~4g NaOH。OH型強鹼陰樹脂則用4%NaOH溶液再生。
4、一些脫色樹脂 (特別是弱鹼性樹脂) 宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸,使樹脂 pH值下降至6左右,再用水正洗,反洗各一次。
5、陽樹脂再生:
通鹽酸:在環境溫度下,將4%的樹脂床體積4倍的HCL通過樹脂床,通過時間約2小時。
慢洗:以相同流速和;流向,通2倍樹脂體積的除鹽水。
快洗:以運行流速和流向,通除鹽水至PH=5-6.樹脂床備用。
6、陰樹脂再生:
通氫氧化鈉:在環境溫度下,將濃度為4%的樹脂體積4倍量的NaOH通過樹脂床,通過時間約為2小時。
慢洗:以相同流速和;流向,通2倍樹脂體積的除鹽水。
快洗:以運行流速和流向,通除鹽水至PH=8,樹脂床備用
具體操作可根據樹脂使用情況酌情增加酸鹼的濃度和再生時間。
(7)煉糖離子交換擴展閱讀:
應用領域:
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。
『捌』 離子交換的原理是什麼,簡述其在食品工業中的利用
離子交換,可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除,以氯化鈉(NaCl)代表水中回無機鹽類,水質除鹽的基本反答應可以用下列方程式表達:
1、陽離子交換樹脂:R—H+Na+ R—Na+H+
2、陰離子交換樹脂:R—OH+Cl- R—Cl+OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成:
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
可看出,水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代,而反應生成物只有H2O,故達到了去除水中鹽的作用.
食品工業的運用主要包含製糖脫色,掩苦劑,水體除氨氮,硝酸鹽,飲用水除鐵,玉米糖漿催化,酶,多肽,和蛋白質分離,有機酸純化,飲料除砷等等。
『玖』 糖廠裡面的離子交換柱,有什麼用
主要糖液脫色。還可以除去里裡面的鹽分,酸根離子。
『拾』 油脂精煉過程中離子交換法脫色會脫去油脂中的什麼
離子交換主要是去除油脂中的金屬離子,可能有一些有色的金屬離子,比如鐵離子啊之類的。出去以後顏色會好一點。
但是一些不顯電性的有機色素,他沒有辦法通過離子交換來去除的。