離子交換樹脂用途 離子交換樹脂的原理和應(yīng)用是什么？離子交換樹脂的交換度？ 原理離子交換樹脂是一種具有相應(yīng)功能基團(tuán)的聚合物。一般來說，傳統(tǒng)的鈉離子交換樹脂含有大量的鈉離子。當(dāng)水中鈣鎂離子含量

離子交換樹脂用途

離子交換樹脂的原理和應(yīng)用是什么？

離子交換樹脂的交換度？

原理
離子交換樹脂是一種具有相應(yīng)功能基團(tuán)的聚合物。一般來說，傳統(tǒng)的鈉離子交換樹脂含有大量的鈉離子。當(dāng)水中鈣鎂離子含量高時，離子交換樹脂可釋放鈉離子，功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合，降低水中鈣鎂離子含量，降低水硬度。硬水變成軟水，這是軟化水設(shè)備的工作過程。當(dāng)樹脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合時，樹脂的軟化能力下降，氯化鈉溶液可流過樹脂。此時，溶液中鈉離子含量高，功能基團(tuán)釋放鈣鎂離子，與鈉離子結(jié)合，使樹脂恢復(fù)交換能力，稱為再生。
由于實(shí)際工作的需要，軟化水設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)工作流程主要包括五個過程：工作（有時稱為產(chǎn)水，下同）、反洗、吸鹽（再生）、慢洗（更換）和快洗。不同軟化水設(shè)備的所有工藝都非常接近，但由于實(shí)際工藝或控制的不同需要，可能會有一些額外的工藝。任何基于鈉離子交換的軟化水設(shè)備都是在這五個過程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的（其中，自動軟化水設(shè)備會增加鹽水注射過程）。反洗：工作一段時間后，設(shè)備會在樹脂上部攔截大量原水帶來的污垢。去除這些污垢后，離子交換樹脂可以完全暴露出來，再生效果可以得到保證。反洗過程是將水從樹脂底部沖洗，從頂部流出，從頂部沖走攔截的污垢。這個過程通常需要5個-15分鐘左右。吸鹽(再生):鹽水注入樹脂罐的過程。傳統(tǒng)設(shè)備是用鹽泵注入鹽水，自動設(shè)備是用專用內(nèi)置噴射器吸入鹽水(只要進(jìn)水有一定壓力)。
在實(shí)際工作過程中，鹽水以較慢的速度流過樹脂的再生效果優(yōu)于單純用鹽水浸泡樹脂。因此，軟化水設(shè)備采用鹽水慢慢流過樹脂的方法進(jìn)行再生。這個過程一般需要30分鐘左右，實(shí)際時間受鹽量的影響。慢沖洗(置換):用鹽水流過樹脂后，用原水以同樣的速度慢慢沖洗樹脂中所有的鹽的過程稱為慢沖洗。由于在這個沖洗過程中，功能基團(tuán)上仍有大量的鈣鎂離子被鈉離子交換。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗，這個過程是再生的主要過程，所以很多人稱之為置換。這個過程一般和吸鹽時間一樣，也就是30分鐘左右?？焖贈_洗:為了徹底沖洗殘留的鹽，應(yīng)采用接近實(shí)際工作的流速，用原水沖洗樹脂。這個過程的最終出水應(yīng)該是符合標(biāo)準(zhǔn)的軟水。一般來說，快速沖洗過程是5分鐘左右。-15分鐘。
應(yīng)用
1)水處理水處理領(lǐng)域?qū)﹄x子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產(chǎn)量的90%，用于去除水中各種陰陽離子。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用于火力發(fā)電廠的純水處理，其次是原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等。
2)食品工業(yè)離子交換樹脂可用于糖、味精、葡萄酒精制、生物制品等工業(yè)裝置。例如，高果糖漿的制造是從玉米中提取淀粉，然后水解反應(yīng)，產(chǎn)生葡萄糖和果糖，然后通過離子交換處理，可以產(chǎn)生高果糖漿。食品工業(yè)中離子交換樹脂的消耗僅次于水處理。
3)制藥行業(yè)制藥行業(yè)離子交換樹脂對新一代抗生素的發(fā)展和原有抗生素質(zhì)量的提高具有重要作用。鏈霉素的成功開發(fā)就是一個突出的例子。近年來，中藥傭金也得到了研究。4)合成化學(xué)和石化工業(yè)常用酸堿作為有機(jī)合成中酯化、水解、酯交換、水合反應(yīng)的催化劑。用離子交換樹脂代替無機(jī)酸和堿也可以進(jìn)行上述反應(yīng)，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。如果樹脂可以重復(fù)使用，產(chǎn)品容易分離，反應(yīng)器不會被腐蝕，不會污染環(huán)境，反應(yīng)容易控制。甲基叔丁基醚（MTBE）制備是以大孔離子交換樹脂為催化劑，由異丁烯和甲醇反應(yīng)而成，取代原有的四乙基鉛，可對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
5）環(huán)境保護(hù)離子交換樹脂已應(yīng)用于許多非常關(guān)注的環(huán)境保護(hù)問題。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(zhì)，可用于回收利用。例如，去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影廢液中的有用物質(zhì)。
6)濕法冶金等離子交換樹脂可從貧鈾礦中分離、濃縮、純化鈾，提取稀土元素和貴金屬。
其他補(bǔ)充：離子交換技術(shù)歷史悠久，一些天然物質(zhì)，如沸石和用煤磺化的磺化煤，可用作離子交換劑。然而，隨著現(xiàn)代有機(jī)合成工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，研究開發(fā)了許多性能優(yōu)良的離子交換樹脂，開發(fā)了各種新的應(yīng)用方法。離子交換技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，特別是高科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域。近年來，國內(nèi)外樹脂品種數(shù)百種，年產(chǎn)量數(shù)十萬噸。
在工業(yè)應(yīng)用中，離子交換樹脂的主要優(yōu)點(diǎn)是處理能力大、脫色范圍廣、脫色容量高，可去除各種離子，可重復(fù)使用，工作壽命長，運(yùn)行成本低（雖然一次投資成本大）。基于離子交換樹脂的各種新技術(shù)，如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等，功能獨(dú)特，可以進(jìn)行各種特殊工作，其他方法難以實(shí)現(xiàn)。
離子交換技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用仍在迅速發(fā)展。離子交換樹脂的應(yīng)用是近年來國內(nèi)外糖業(yè)的重點(diǎn)研究課題，也是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。膜分離技術(shù)在糖業(yè)中的應(yīng)用也得到了廣泛的研究。離子交換樹脂是通過有機(jī)合成方法制成的。常用的原料是苯乙烯或丙烯酸（酯），通過聚合反應(yīng)產(chǎn)生具有三維空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，然后在骨架上引入不同類型的化學(xué)活性基團(tuán)（通常是酸性或堿性基團(tuán)）。
離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。它們大多是顆粒狀的，有些是纖維狀的或粉狀的。樹脂顆粒的大小一般為0.3～1.2mm 范圍內(nèi)，多為0.4～0.6mm之間。它們具有較高的機(jī)械強(qiáng)度（牢固性）和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，正常情況下使用壽命長。離子交換樹脂中含有一種（或幾種）化學(xué)活性基團(tuán)，即交換官能團(tuán)，可以在水溶液中離解某些陽離子（如H 或Na )或陰離子(如OH－或Cl－)，同時，吸附溶液中的其他陽離子或陰離子。也就是說，樹脂中的離子與溶液中的離子相互交換，從而將溶液中的離子分離出來。離子交換樹脂種類繁多，由于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的不同，具有不同的功能和特性，適用于不同的用途。
樹脂的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)工藝要求和材料性質(zhì)選擇合適的類型和品種。