离子交换树脂的品种很多,因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性,适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。
离子交换树脂的交换反应是可逆的,遵循化学平衡的规律,定量的混合物通过管柱时,离子不断被交换,浓度逐渐降低,几乎全部都能被吸附在树脂上;在冲洗的过程中,由于连续添加新的交换溶液,所以会朝正反应方向移动,因而可以把树脂上的离子冲洗下来。
离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和食用糖浆,多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯,而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。
离子交换树脂是用于软化水的交换剂,在使用一段时间后,吸附的杂质接近饱和状态,就要进行再生处理,使之恢复原来的组成和性能。目前,国内树脂的再生常用化学药剂酸碱法:使失效的树脂恢复交换能力,酸的使用通常采用HCl或H2SO4,碱的使用一般采用NaOH。
钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂,使水中的硬度成分Ca2、Mg2与树脂中的Na相交换,从而吸附水中的Ca2、Mg2,使水得到软化。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后,树脂的软化能力下降,可以用氯化钠溶液流过树脂,此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,这个过程叫作“再生”。
弱碱性阴离子树脂含有弱碱性基团,在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。
储存及注意事项1、离子交换树脂内含有一定量的水份,在运输及储存过程中应尽量保持这部分水份。如树脂不慎失水,应先用10%浓盐水浸泡,再逐渐稀释,以免树脂急剧膨胀而破碎。2、树脂在储存或运输过程中,应保持5-40℃的温度环境中,避免过冷或过热。若冬季没有防冻措施,可将树脂存放在食盐水中,食盐水浓度视温度而定。树脂一旦受冻,不要突然转到高温环境中,宜放置于5-10℃的低温环境中,让其缓慢自然解冻。3、当原水水质发生波动(如潮汛、雨季、气候等因素影响)或周围环境温度(相当于化学反应温度)变化时,出水水质也会发生波动,比较理想的交换温度是30℃。阴离子交换树脂预处理步骤如下:首先使用饱和食盐水,取其量约等于被处理树脂体积的两倍,将树脂置于食盐溶液中浸泡18-20小时,然后放尽食盐水,用清水漂洗净,使排出水不带黄色;其次再用2%-4%NaOH溶液,其量与上相同,在其中浸泡2-4小时(或小流量清洗),放尽碱液后,冲洗树脂直至排出水接近中性为止;zui后用5%HCL溶液,其量亦与上述相同,浸泡4-8小时,放尽酸液,用清水漂流至中性待用。2、阴树脂的预处理其预处理方法中的*步与阳树脂预处理方法中的*步相同;而后用5%HCL浸泡4-8小时,然后放尽酸液,用水清洗至中性;而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小时后,放尽碱液,用清水洗至中性待用。
如果被纯化的物质是氨基酸类的分子,则分子上的净电荷取决于氨基酸的等电点和溶液的pH值,所以当溶液的pH值较低,氨基酸分子带正电荷,它将结合到强酸性的阳离子交换树脂上;随着通过的缓冲液pH逐渐增加,氨基酸将逐渐失去正电荷,结合力减弱,*被洗下来。由于不同的氨基酸等电点不同,这些氨基酸将依次被洗出,*被洗出的是酸性氨基酸,如aparticacid和glutamicacid(在约pH3~4时),随后是中性氨基酸,如glycine和alanine。碱性氨基酸如arginine和lysine在pH值很高的缓冲液中仍带有正电荷,因此这些在约pH值高达10~11时才出现。
离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团。一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
在工业应用中,离子交换树脂的优点主要是处理能力大,脱色范围广,脱色容量高,能除去各种不同的离子,可以反