陽離子交換樹脂檸檬酸解吸

1. 生產檸檬酸及檸檬酸鈉的方法有哪些

檸檬酸的發酵工藝

中國是世界上最大的檸檬酸生產國和出口國，
目前檸檬酸的合成
主要有水果提取法，
化學合成法和微生物發酵法三種，
相較於其它兩
種，微生物發酵法生產檸檬酸其發酵周期短，產率高，便於連續化和
控制，是現在主要的生產方法。其發酵方程式如下：

C
12
H
24
O
11
(
蔗糖
)

+ H
2
O + 3O
2
→
2C
6
H
8
O
7
（檸檬酸）
+ 4H
2
O
主要工藝過程有：菌種培養，原料處理，接種、發酵，浸取檸檬
酸，酸解和脫色，濃縮結晶過程，工藝流程圖如下：

圖
1
發酵法生產檸檬酸流程圖

Figure1
Schematic diagram for procing citric acid by fermentation

其過程可以簡述如下
:
首先在培養基上接種黑麴黴素培養發酵細
菌，然後將培養出的細菌接種在無菌的原料中，然後送入曲室發酵，
發酵完成後將曲液放入浸取缸浸取，
然後向發酵液中加入沉澱劑一般

為石灰沉澱料液，
使得檸檬酸
（
C
6
H
8
O
7
）
沉澱為檸檬酸鈣
（
Ca(C
6
H
5
0
7
)
2
）
,
之後在發酵液中加入硫酸酸化檸檬酸鈣，
酸液經過離子交換樹脂去除
Fe
2+
，
Ca
2+
離子，然後經過濃縮結晶得到檸檬酸。其方程式如下：

Ca(C
6
H
5
0
7
)
2
+ 3H
2
SO
4

→

2 C
6
H
8
O
7
+ CaSO
4
這時會產生大量的硫酸鈣沉澱，一般每生產
1
噸的檸檬酸就會產生
3-4
噸的硫酸鈣廢料，這些廢料會污染環境，從環境保護和可持續發
展角度來看這是很不可取的，
現在出現了一些新的方法來處理發酵液
從而達到結晶檸檬酸的目的，
例如電滲析法，
通過將發酵液通過陰膜
和陽膜根據設定次序交替組合後的電滲析淡化室，
通過施加一定的直
流電場，
在泵的驅動作用下連續循環一段時間後，
料液中的檸檬酸根
以離子形式通過陰離子交換膜並與氫離子在濃縮室結合成檸檬酸
（濃
縮室的引水為去離子水）
，從而達到濃縮提純的目的，然後將濃縮液
通過陽離子交換樹脂去除金屬離子，
再經過濃縮結晶得到檸檬酸。
其
過程大體如下：

發酵液→過濾→電滲析→樹脂交換→濃縮結晶→產品

其中過濾可為微濾和超濾的結合，若發酵液較純可直接用超濾操作。
文獻報道經過電滲析操作後檸檬酸的回收率可以達到
92.7%
。

2. 陰陽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。

(2)陽離子交換樹脂檸檬酸解吸擴展閱讀：

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。

3. 大孔弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂用什麼解吸原理是什麼

這個問題太泛泛，離子交換樹脂是個很大的分類，不同種類的產品價格差異很大的，最便宜的是陽樹脂，001*7,5-6千元一噸吧。貴的有負載樹脂催化劑，可以幾十萬一立方米。

4. 大孔弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂用什麼解吸原理是什麼

弱酸來性陽離子交換樹脂，再源生時一般使用適當濃度的HCl溶液或NaCl溶液

弱酸陽樹脂使用時，料液中的金屬陽離子與樹脂上的H離子（Na離子）發生交換，從而達到脫除料液中陽離子的作用
所以再生時，要使用酸或鹽，使H離子（Na離子）將樹脂交換上的金屬陽離子重新交換下來，用於下一周期使用。

5. 陽離子交換樹脂的工作原理是怎麼樣的

陽離子交換樹脂吸附交換原理

強酸性陽離子樹脂

這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的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，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。

樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。

弱酸性陽離子樹脂

這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。

其實陽離子交換樹脂在我們實際使用過程中，一般都是將樹脂變味其他離子形式進行運行，以滿足各種場景使用需求。例如經常會將強酸性的陽離子交換樹脂和NaCl一起轉變為鈉型的樹脂後再投入使用，當樹脂置換過程中就會放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應時沒有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。

而且這類樹脂以鈉型狀態運行使用後，可直接用鹽水對樹脂進行再生(不用強酸)。

6. 陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的區別

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)。
離子交換樹脂對溶液中的不同離子有不同的親和力，對它們的吸附有選擇性。各種離子受樹脂交換吸附作用的強弱程度有一般的規律，但不同的樹脂可能略有差異。主要規律如下： (1) 對陽離子的吸附 高價離子通常被優先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+ (2) 對陰離子的吸附 強鹼性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為： SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－ 弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下： OH－> 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－ (3) 對有色物的吸附 糖液脫色常使用強鹼性陰離子樹脂，它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應產物)和還原糖的鹼性分解產物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由於前兩者通常帶負電，而焦糖的電荷很弱。 通常，交聯度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結構樹脂的選擇性小於凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。

7. 陽陰離子交換樹脂的化學式是什麼 陽陰離子交換樹脂的反應順序

離子交換樹脂屬於高分子化合物，結構比較復雜.離子交換劑的結構可以被區分為兩個部分：一部分具有高分子的結構形式，稱為離子交換劑的骨架（反應式中用R表示）；另一部分是帶有可交換離子的基團（稱為活性集團），它們化合在高分子骨架上。所謂「骨架」，是因為它具有龐大的空間結構，支持著整個化合物，正象動物的骨架支持著肌體一樣，從化學的觀點來說，它是一種不溶於水的高分子化合物。
離子交換反應如下
離子交換反應是可逆的，例如當以含有硬度的水通過H型離子交換樹脂時，其反就如下式：
2RH ＋ Ca2＋ → R2Ca ＋ 2H＋
當反應進行到失效後，為了恢復離子交換樹脂的交換能力，就可以利用離子交換反應的可逆性，用硫酸或鹽酸溶液通過此失效的離子交換樹脂，以恢復其交換能力，其反應如下：
R2Ca ＋ 2H＋ → 2RH ＋ Ca2＋
這兩種反應，實質上就是可逆反應式（1－1）化學平衡的移動。當水中Ca2＋和H型離子交換樹脂多時，反應正向進行，反之，則逆向進行。
2RH ＋ Ca2＋ ←→ R2Ca ＋ 2H＋
離子交換反應的可逆性，是離子交換樹脂可以反復使用的重要性質。

影響離子交換樹脂選擇性的因素很多，例如交換離子的種類、樹脂的本質、溶液的濃度等。離子交換的選擇性實際上是離子交換平衡的一種表現。
對於陽離子交換來說，此種順序的規律比較明顯，在稀溶液中，強酸性陽樹脂對常見陽離子的選擇性順序如下：
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋≈NH4＞Na＋＞H＋
這可以歸納為兩個規律：離子所帶電荷量愈大，愈易被吸取；當離子所帶電荷量相同時，離子水合半徑較小的易被吸取。
對於弱酸性陽樹脂，H＋的位置向前移動，例如羧酸型樹脂對H＋選擇性居於Fe3＋之前。在濃溶液中，選擇性順序有一些不同，某些低價離子會居於高價離子之前。
弱鹼樹脂 (胺, 通常為三甲胺)它們只能去除強酸型雜質離子,例如 HCl, H2SO4. 它們只能在酸性溶液中使用。

基本規律 (在稀溶液中)
三價離子 > 二價離子 > 單價離子
磺酸型強酸陽樹脂(SAC)
Ba > Pb > Sr > Ca > Ni > Cu > Mg
Ag >> Cs > K > NH4 > Na > H > Li
季胺型強鹼陰樹脂 (SBA)
SO4 > CrO4 > NO3 > CH3COO > I > Br > Cl > F > OH
弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下：
OH－> 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

希望對你有用

8. 離子交換法

陽離子交換樹脂對鹼金屬的吸附能力隨其水化物離子半徑的減小而增強專。根據鹼金屬屬的活度系數，陽離子交換樹脂對其吸附能力的次序為:Cs>Rb>K>NH⁺₄>Na>Li。

有些無機化合物對鹼金屬有選擇性的吸附作用，可作為離子交換劑用。

磷酸鋁在水溶液中能吸附銣、銫，其分離系數比合成樹脂還高。交換柱上的銣、銫可分別用稀硝酸及高於1mol/LHNO₃洗脫。

在硝酸溶液中，銣、銫可被磷鉬酸銨吸附，與鉀、鈉、鋰分離，再用2mol/L和6mol/LNH₄NO₃溶液洗脫銣、銫。當氧化鉀含量低於50mg時，銣、銫回收率均在90%以上。

陰離子交換樹脂在一定條件下，雖可用於鹼金屬彼此之間的分離，但大多數情況是作為分離其他元素用。

在鹽酸溶液中，鈷、鋅、鐵、鎘形成穩定的氯陰離子，能被強鹼性陰離子交換樹脂吸附，或上述元素及釩與檸檬酸作用後，也可被陰離子交換樹脂吸附而與鹼金屬分離。

鈣、鎂在EDTA的乙醇溶液中，或其他一些兩價金屬在有EDTA或乙酸鹽存在下，均可被陰離子交換樹脂吸附，因此可用作鹼金屬與鹼土金屬的分離。

9. 離子交換樹脂的吸附選擇

離子交換樹脂的吸附交換原理：

樹脂本身的離子內一般是低價離子，所以樹脂在與水接觸時，根據樹脂的容吸附選擇性，會將水中的高價離子吸附，將低價離子釋放，而這些被釋放的低價離子會與水中的其他離子結合，成為無害的物質，而在實際使用的過程中，經常都是將樹脂轉化為其他的離子形式進行使用，比如一般陽離子交換樹脂會轉化為鈉型樹脂再進行使用，從而達到軟化水的目的。

離子交換樹脂的吸附順序：

1、離子交換樹脂對陽離子的吸附順序：

Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

2、強鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序：

SO42－ > NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

3、弱鹼性陰離子交換樹脂對陰離子的吸附順序：

OH－ > 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

10. 鈉型陽離子交換樹脂為什麼在使用前要用酸處理,並洗至中性

新樹脂在使用前需清洗是任何類型的樹脂都不可少的一個步驟！
主要是因為，樹回脂在出售時答，並非絕對的「干凈」，多會含有少量低聚物和未參加反應的單體，以及鐵、鉛、銅等無機雜質。這些物質或多或少都對樹脂的交換性能有一定影響，所以應該在使用前予以清洗處理。
而對於陽離子交換樹脂來說，最易受Fe的污染；陰離子交換樹脂則更易受各種有機物的污染。你提到的酸處理也就是最常用的對應清洗劑——
鹽酸和
NaCl-NaOH混合液，當然還有其它的的，這里就不多說了。
ps，陽離子交換樹脂一般分為強酸性和弱酸性兩種，再生時都在酸性條件下。