離子交換技術(shù)有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史,某些天然物質(zhì)如泡沸石和用煤經(jīng)過(guò)磺化制得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是,隨著現(xiàn)代有機(jī)合成工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,研究制成了許多種性能優(yōu)良的離子交換樹(shù)脂,并開(kāi)發(fā)了多種新的應(yīng)用方法,離子交換技術(shù)迅速發(fā)展,在許多行業(yè)特別是高新科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。近年國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的樹(shù)脂品種達(dá)數(shù)百種,年產(chǎn)量數(shù)十萬(wàn)噸。 在工業(yè)應(yīng)用中,離子交換樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)主要是處理能力大,脫色范圍廣,脫色容量高,能除去各種不同的離子,可以反復(fù)再生使用,工作壽命長(zhǎng),運(yùn)行費(fèi)用較低(雖然一次投入費(fèi)用較大)。以離子交換樹(shù)脂為基礎(chǔ)的多種新技術(shù),如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等,各具獨(dú)特的功能,可以進(jìn)行各種特殊的工作,是其他方法難以做到的。離子交換技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。 離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用,是近年國(guó)內(nèi)外制糖工業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)研究課題,是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。膜分離技術(shù)在糖業(yè)的應(yīng)用也受到廣泛的研究。
離子交換樹(shù)脂都是用有機(jī)合成方法制成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯),通過(guò)聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架,再在骨架上導(dǎo)入不同類(lèi)型的化學(xué)活性基團(tuán)(通常為酸性或堿性基團(tuán))而制成。 離子交換樹(shù)脂不溶于水和一般溶劑。大多數(shù)制成顆粒狀,也有一些制成纖維狀或粉狀。樹(shù)脂顆粒的尺寸一般在0.3~1.2mm 范圍內(nèi),大部分在0.4~0.6mm之間。它們有較高的機(jī)械強(qiáng)度(堅(jiān)牢性),化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定,在正常情況下有較長(zhǎng)的使用壽命。
離子交換樹(shù)脂中含有一種(或幾種)化學(xué)活性基團(tuán),它即是交換官能團(tuán),在水溶液中能離解出某些陽(yáng)離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH-或Cl-),同時(shí)吸附溶液中原來(lái)存有的其他陽(yáng)離子或陰離子。即樹(shù)脂中的離子與溶液中的離子互相交換,從而將溶液中的離子分離出來(lái)。
離子交換樹(shù)脂的品種很多,因化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同而具有不同的功能和特性,適應(yīng)于不同的用途。應(yīng)用樹(shù)脂要根據(jù)工藝要求和物料的性質(zhì)選用適當(dāng)?shù)念?lèi)型和品種。
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離子交換樹(shù)脂預(yù)處理
注意事項(xiàng):
1、離子交換樹(shù)脂含有一定水份,不宜露天存放,儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中應(yīng)保持濕潤(rùn),以免風(fēng)干脫水,使樹(shù)脂破碎,如貯存過(guò)程中樹(shù)脂脫水了,應(yīng)先用濃食鹽水(10%)浸泡,再逐漸稀釋?zhuān)坏弥苯臃湃胨?,以免?shù)脂急劇膨脹而破碎。
2、冬季儲(chǔ)運(yùn)使用中,應(yīng)保持在5-40℃的溫度環(huán)境中,避免過(guò)冷或過(guò)熱,影響質(zhì)量,若冬季沒(méi)有保溫設(shè)備時(shí),可將樹(shù)脂貯存在食鹽水中,食鹽水濃度可根據(jù)氣溫而定。 3、離子交換樹(shù)脂的工業(yè)產(chǎn)品中,常含有少量低聚合物和未參加反應(yīng)的單體,還含有鐵、鉛、銅等無(wú)機(jī)雜質(zhì),當(dāng)樹(shù)脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時(shí),上述物質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)入溶液中,影響出水質(zhì)量,因此,新樹(shù)脂在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理,一般先用水使樹(shù)脂充分膨脹,然后,對(duì)其中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)(主要是鐵的化合物)可用4-5%的稀鹽酸除去,有機(jī)雜質(zhì)可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去,洗到近中性即可。如在醫(yī)藥制備中使用,須用乙醇浸泡處理。 4、樹(shù)脂在使用中,防止與金屬(如鐵、銅等)油污、有機(jī)分子微生物、強(qiáng)氧化劑等接觸,免使離子交換能力降低,甚至失去功能,因此,須根據(jù)情況對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行不定期的活化處理,活化方法可根據(jù)污染情況和條件而定,一般陽(yáng)樹(shù)脂在軟化中易受Fe的污染可用鹽酸浸泡,然后逐步稀釋?zhuān)帢?shù)脂易受有機(jī)物污染,可用10%NaC1+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗,必要時(shí)可用1%雙氧水溶液泡數(shù)分鐘,其它,也可采用酸堿交替處理法,漂白處理法,酒精處理及各種滅菌法等等。 5、新樹(shù)脂的預(yù)處理:離子交換樹(shù)脂的工業(yè)產(chǎn)品中,常含有少量低聚物和未參加反應(yīng)的單體,還含有鐵、鉛、銅等無(wú)機(jī)雜質(zhì)。當(dāng)樹(shù)脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時(shí),上述物質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)入溶液中,影響出水質(zhì)量。因此,新樹(shù)脂在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理。一般先用水使樹(shù)脂膨脹,然后,對(duì)其中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)(主要是鐵的化合物)可用4-5%的稀鹽酸除去,有機(jī)雜質(zhì)可用2-4%稀氫氧化鈉溶液除去洗到近中性即可。