树脂交换原理(离子交换树脂的原理及应用是什么)

Posted 2023-05-29

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树脂交换原理(离子交换树脂的原理及应用是什么)

离子交换树脂的原理及应用是什么
离子交换树脂是一种高聚物，含有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交换树脂含有大量钠离子。当水里的钙镁离子含量高时，离子交换树脂能够释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水里的钙镁离子含量减少，水硬度降低。硬水就变成软水，这是软化水设备的工作过程。

当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的变软能力下降，可以用***溶液流过树脂，这时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程称为“再生”。
因为实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包含：工作(有时叫做产水，相同)、反洗、吸盐(再生)、慢清洗(置换)、快清洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或掌控的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。

反洗：工作一段时间后的设备，会到树脂上部阻拦许多由源水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到***。反洗过程便是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这可以把顶端阻拦下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟。
吸盐(再生)：将要盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用***的内置喷射器将盐水吸进(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中，盐水以较慢速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，因此软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟，实际时间受用盐量的影响。
慢清洗(置换)：在用盐水流过树脂之后，用源水以相同的流速慢慢将树脂里的盐全部冲洗干净的过程叫慢清洗，由于这个清洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟。

快清洗：为了将残余的盐完全冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行清洗，这个过程的***出水应为达标的软水。一般情况下，快清洗过程为5-15分钟。
应用
1）水处理
水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水里的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂***的消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是核能、半导体、电子工业等。
2）食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制药等工业设备上。比如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生***与果糖，而后经离子交换处理，能够生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业里的消耗量仅次于水处理。
3）制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的***素及对原来***素的质量改良具有重要作用。***的研发成功即是突显的例子。近年仍在中药***等方面有所研究。
4）合成化学和石油化学工业
在有机合成中常见酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂替代无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优势更多。如树脂可反复使用，商品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。
******醚（mtbe）的制备，就是用大板孔离子交换树脂作催化剂，由异***与***反应而成，代替了原有的可对环境导致重度污染的四***铅。
5）环境保护

离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，很多溶液或非溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废水里的金属离子，回收电影制片废水里的有用物质等。
6）湿法冶金及其它
离子交换树脂可以从贫***矿里分离、浓缩、提纯***及提取稀有元素和***。