阳离子交换树脂柠檬酸解吸

1. 生产柠檬酸及柠檬酸钠的方法有哪些

柠檬酸的发酵工艺

中国是世界上最大的柠檬酸生产国和出口国，
目前柠檬酸的合成
主要有水果提取法，
化学合成法和微生物发酵法三种，
相较于其它两
种，微生物发酵法生产柠檬酸其发酵周期短，产率高，便于连续化和
控制，是现在主要的生产方法。其发酵方程式如下：

C
12
H
24
O
11
(
蔗糖
)

+ H
2
O + 3O
2
→
2C
6
H
8
O
7
（柠檬酸）
+ 4H
2
O
主要工艺过程有：菌种培养，原料处理，接种、发酵，浸取柠檬
酸，酸解和脱色，浓缩结晶过程，工艺流程图如下：

图
1
发酵法生产柠檬酸流程图

Figure1
Schematic diagram for procing citric acid by fermentation

其过程可以简述如下
:
首先在培养基上接种黑曲霉素培养发酵细
菌，然后将培养出的细菌接种在无菌的原料中，然后送入曲室发酵，
发酵完成后将曲液放入浸取缸浸取，
然后向发酵液中加入沉淀剂一般

为石灰沉淀料液，
使得柠檬酸
（
C
6
H
8
O
7
）
沉淀为柠檬酸钙
（
Ca(C
6
H
5
0
7
)
2
）
,
之后在发酵液中加入硫酸酸化柠檬酸钙，
酸液经过离子交换树脂去除
Fe
2+
，
Ca
2+
离子，然后经过浓缩结晶得到柠檬酸。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
这时会产生大量的硫酸钙沉淀，一般每生产
1
吨的柠檬酸就会产生
3-4
吨的硫酸钙废料，这些废料会污染环境，从环境保护和可持续发
展角度来看这是很不可取的，
现在出现了一些新的方法来处理发酵液
从而达到结晶柠檬酸的目的，
例如电渗析法，
通过将发酵液通过阴膜
和阳膜根据设定次序交替组合后的电渗析淡化室，
通过施加一定的直
流电场，
在泵的驱动作用下连续循环一段时间后，
料液中的柠檬酸根
以离子形式通过阴离子交换膜并与氢离子在浓缩室结合成柠檬酸
（浓
缩室的引水为去离子水）
，从而达到浓缩提纯的目的，然后将浓缩液
通过阳离子交换树脂去除金属离子，
再经过浓缩结晶得到柠檬酸。
其
过程大体如下：

发酵液→过滤→电渗析→树脂交换→浓缩结晶→产品

其中过滤可为微滤和超滤的结合，若发酵液较纯可直接用超滤操作。
文献报道经过电渗析操作后柠檬酸的回收率可以达到
92.7%
。

2. 阴阳离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(2)阳离子交换树脂柠檬酸解吸扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

3. 大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂用什么解吸原理是什么

这个问题太泛泛，离子交换树脂是个很大的分类，不同种类的产品价格差异很大的，最便宜的是阳树脂，001*7,5-6千元一吨吧。贵的有负载树脂催化剂，可以几十万一立方米。

4. 大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂用什么解吸原理是什么

弱酸来性阳离子交换树脂，再源生时一般使用适当浓度的HCl溶液或NaCl溶液

弱酸阳树脂使用时，料液中的金属阳离子与树脂上的H离子（Na离子）发生交换，从而达到脱除料液中阳离子的作用
所以再生时，要使用酸或盐，使H离子（Na离子）将树脂交换上的金属阳离子重新交换下来，用于下一周期使用。

5. 阳离子交换树脂的工作原理是怎么样的

阳离子交换树脂吸附交换原理

强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。

树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

弱酸性阳离子树脂

这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。

其实阳离子交换树脂在我们实际使用过程中，一般都是将树脂变味其他离子形式进行运行，以满足各种场景使用需求。例如经常会将强酸性的阳离子交换树脂和NaCl一起转变为钠型的树脂后再投入使用，当树脂置换过程中就会放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。

而且这类树脂以钠型状态运行使用后，可直接用盐水对树脂进行再生(不用强酸)。

6. 阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的区别

区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类 (或再分出中强酸和中强碱性类)。
离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下： (1) 对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下： Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+ (2) 对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为： SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－ 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下： OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－ (3) 对有色物的吸附 糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。 通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。

7. 阳阴离子交换树脂的化学式是什么 阳阴离子交换树脂的反应顺序

离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂.离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架（反应式中用R表示）；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性集团），它们化合在高分子骨架上。所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，正象动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物。
离子交换反应如下
离子交换反应是可逆的，例如当以含有硬度的水通过H型离子交换树脂时，其反就如下式：
2RH ＋ Ca2＋ → R2Ca ＋ 2H＋
当反应进行到失效后，为了恢复离子交换树脂的交换能力，就可以利用离子交换反应的可逆性，用硫酸或盐酸溶液通过此失效的离子交换树脂，以恢复其交换能力，其反应如下：
R2Ca ＋ 2H＋ → 2RH ＋ Ca2＋
这两种反应，实质上就是可逆反应式（1－1）化学平衡的移动。当水中Ca2＋和H型离子交换树脂多时，反应正向进行，反之，则逆向进行。
2RH ＋ Ca2＋ ←→ R2Ca ＋ 2H＋
离子交换反应的可逆性，是离子交换树脂可以反复使用的重要性质。

影响离子交换树脂选择性的因素很多，例如交换离子的种类、树脂的本质、溶液的浓度等。离子交换的选择性实际上是离子交换平衡的一种表现。
对于阳离子交换来说，此种顺序的规律比较明显，在稀溶液中，强酸性阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋≈NH4＞Na＋＞H＋
这可以归纳为两个规律：离子所带电荷量愈大，愈易被吸取；当离子所带电荷量相同时，离子水合半径较小的易被吸取。
对于弱酸性阳树脂，H＋的位置向前移动，例如羧酸型树脂对H＋选择性居于Fe3＋之前。在浓溶液中，选择性顺序有一些不同，某些低价离子会居于高价离子之前。
弱碱树脂 (胺, 通常为三甲胺)它们只能去除强酸型杂质离子,例如 HCl, H2SO4. 它们只能在酸性溶液中使用。

基本规律 (在稀溶液中)
三价离子 > 二价离子 > 单价离子
磺酸型强酸阳树脂(SAC)
Ba > Pb > Sr > Ca > Ni > Cu > Mg
Ag >> Cs > K > NH4 > Na > H > Li
季胺型强碱阴树脂 (SBA)
SO4 > CrO4 > NO3 > CH3COO > I > Br > Cl > F > OH
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

希望对你有用

8. 离子交换法

阳离子交换树脂对碱金属的吸附能力随其水化物离子半径的减小而增强专。根据碱金属属的活度系数，阳离子交换树脂对其吸附能力的次序为:Cs>Rb>K>NH⁺₄>Na>Li。

有些无机化合物对碱金属有选择性的吸附作用，可作为离子交换剂用。

磷酸铝在水溶液中能吸附铷、铯，其分离系数比合成树脂还高。交换柱上的铷、铯可分别用稀硝酸及高于1mol/LHNO₃洗脱。

在硝酸溶液中，铷、铯可被磷钼酸铵吸附，与钾、钠、锂分离，再用2mol/L和6mol/LNH₄NO₃溶液洗脱铷、铯。当氧化钾含量低于50mg时，铷、铯回收率均在90%以上。

阴离子交换树脂在一定条件下，虽可用于碱金属彼此之间的分离，但大多数情况是作为分离其他元素用。

在盐酸溶液中，钴、锌、铁、镉形成稳定的氯阴离子，能被强碱性阴离子交换树脂吸附，或上述元素及钒与柠檬酸作用后，也可被阴离子交换树脂吸附而与碱金属分离。

钙、镁在EDTA的乙醇溶液中，或其他一些两价金属在有EDTA或乙酸盐存在下，均可被阴离子交换树脂吸附，因此可用作碱金属与碱土金属的分离。

9. 离子交换树脂的吸附选择

离子交换树脂的吸附交换原理：

树脂本身的离子内一般是低价离子，所以树脂在与水接触时，根据树脂的容吸附选择性，会将水中的高价离子吸附，将低价离子释放，而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合，成为无害的物质，而在实际使用的过程中，经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用，比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用，从而达到软化水的目的。

离子交换树脂的吸附顺序：

1、离子交换树脂对阳离子的吸附顺序：

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

2、强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：

SO42－ > NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－

3、弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：

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

10. 钠型阳离子交换树脂为什么在使用前要用酸处理,并洗至中性

新树脂在使用前需清洗是任何类型的树脂都不可少的一个步骤！
主要是因为，树回脂在出售时答，并非绝对的“干净”，多会含有少量低聚物和未参加反应的单体，以及铁、铅、铜等无机杂质。这些物质或多或少都对树脂的交换性能有一定影响，所以应该在使用前予以清洗处理。
而对于阳离子交换树脂来说，最易受Fe的污染；阴离子交换树脂则更易受各种有机物的污染。你提到的酸处理也就是最常用的对应清洗剂——
盐酸和
NaCl-NaOH混合液，当然还有其它的的，这里就不多说了。
ps，阳离子交换树脂一般分为强酸性和弱酸性两种，再生时都在酸性条件下。