關(guān)于離子交換樹脂的運(yùn)用與再生分析

龐慧　孔寧

摘 要：本文主要簡(jiǎn)單的介紹離子交換樹脂的兩種基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析它的應(yīng)用領(lǐng)域以及再生方式。通過(guò)對(duì)離子交換樹脂再生方式的介紹，了解不同的再生方式對(duì)于應(yīng)用的幫助和影響，讓離子交換樹脂能更好的服務(wù)于我們的生活。

關(guān)鍵詞：離子交換樹脂；運(yùn)用；再生；分析報(bào)告

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.200

在水處理中，離子交換樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣。涉及廢水處理時(shí)，可清除廢水中的有害物質(zhì)，將具有價(jià)值的稀有元素、化學(xué)品、重金屬進(jìn)行回收；關(guān)于生物制藥及化工方面，它能高效地進(jìn)行分離、濃縮、提純等；在對(duì)水的處理中，可分別用于水質(zhì)的軟化和脫鹽，制出超純水、軟化水以及純水；同時(shí)，離子交換工藝具備綜合回收、提高效率、深層凈化等優(yōu)勢(shì)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)方面的發(fā)展及其要求高技術(shù)，環(huán)境廢水的處理也變得越來(lái)越重要，工業(yè)用水對(duì)純度有了越來(lái)越高的要求，這意味著離子交換技術(shù)必不可少。

1 離子交換樹脂的基本結(jié)構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，離子樹脂一般分為兩種，大孔型和凝膠型兩類。

1.1 大孔型

在產(chǎn)生聚合反應(yīng)時(shí)加入致孔劑，樹脂就會(huì)形成多孔密集的海綿狀構(gòu)架，內(nèi)部有很多長(zhǎng)期存在的細(xì)孔，最后進(jìn)入交換基團(tuán)制作而得。孔的表面積也可增大到1000m2/g，這非常利于離子交換時(shí)的接觸，同時(shí)能有效地縮短了離子擴(kuò)散的路程。它同時(shí)存在細(xì)孔和大孔，潤(rùn)濕樹脂孔的孔直達(dá)100-500nm，它的數(shù)量和大小在制造的時(shí)候都能被控制。分子間范德華引力所產(chǎn)生的分子吸附作用，能夠像活性炭那樣吸附非離子性物質(zhì)，將它的功能擴(kuò)大，一些沒有交換功能團(tuán)的大孔型樹脂也能吸附且分離多種物質(zhì)，比如化工廠廢水中的酚類物質(zhì)。

1.2 凝膠型

凝膠型樹脂屬于高分子構(gòu)架，在干燥的環(huán)境下，它里面沒有毛細(xì)孔，它吸水的時(shí)候會(huì)膨脹，產(chǎn)生很多微小的間隙，一般稱它為顯微孔，平均孔徑為2-4nm，這種樹脂合適用于吸附無(wú)機(jī)離子，直徑一般為0.3-0.6nm，但它無(wú)法吸附大分子有機(jī)物質(zhì)，因?yàn)榇蠓肿佑袡C(jī)物質(zhì)的尺寸較大，就像蛋白質(zhì)分子一般就有5-20nm，它無(wú)法進(jìn)入這種樹脂的顯微孔中。

2 離子交換樹脂的廣泛運(yùn)用

2.1 環(huán)境保護(hù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也日益突顯，在很多備受關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題上，離子交換樹脂都發(fā)揮了很大的作用。當(dāng)前，許多非水溶液或水溶液中含有非離子物質(zhì)和有毒離子，這些問(wèn)題都可通過(guò)離子交換樹脂解決，例如對(duì)電影制片里廢液里有價(jià)值物質(zhì)進(jìn)行回收；除掉電鍍廢液里的金屬離子。

2.2 水處理

硬水指的是水中的Ma2+、Ca2+含量超過(guò)了0.4mmd/L。當(dāng)硬水中含有HCO3時(shí)，將它加熱就會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣和碳酸鎂的沉淀物質(zhì)，鍋爐使用這種硬水，結(jié)構(gòu)隨后就會(huì)產(chǎn)生，會(huì)造成一系列危害。這時(shí)離子交換法就能派上用場(chǎng)，它可以將硬水軟化，將水中的Ma2+、Ca2+清除，水軟化主要是減少水中的鎂鈣離子的含量，也是一種化學(xué)上的脫鹽法，一些軟化系統(tǒng)，不僅能除掉水中的碳酸鹽，還能降低水中陰陽(yáng)離子的含量。

2.3 食品加工

在制作味精、酒、糖這些工業(yè)中，離子交換樹脂也是充分發(fā)揮著自己除味、祛色、提純，分離和催化等長(zhǎng)處，目前國(guó)內(nèi)很多離子交換樹脂的生產(chǎn)廠家也針對(duì)食品安全做出了適合食品生產(chǎn)的離子交換樹脂。例如在制糖業(yè)中，我們所需材料糖漿鹽分含量高、色素重，有公司針對(duì)這種情況研制出大孔型樹脂用于木糖醇等糖類制品的提純，脫色，這種樹脂可以很好地去除飲料果汁中的酸性物質(zhì)。隨著人們的生活品質(zhì)的提高，健康的生活理念已經(jīng)深入人心，離子交換樹脂在食品方面的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越頻繁，食品加工業(yè)將會(huì)是離子交換樹脂應(yīng)用中最有前景的領(lǐng)域。

2.4 醫(yī)藥與生物化學(xué)工程

瓊脂糖系列是浙江爭(zhēng)光實(shí)業(yè)股份有限公司的研發(fā)的一種樹脂，它主要用在生物工程和醫(yī)藥中核酸DNA、多肽、抗原、抗體、蛋白質(zhì)的純化分離的樹脂，它屬于生物界高科技產(chǎn)品，被列入國(guó)家863計(jì)劃中，使我國(guó)離子交換樹脂行業(yè)向前邁進(jìn)了一大步。

當(dāng)然，離子交換樹脂所涉及的范圍，不僅只是這幾個(gè)方面，在石油化學(xué)工業(yè)、濕法冶金和其他方面都有著至關(guān)重要的作用，都需要我們?nèi)ヂl(fā)掘并利用。

3 離子交換樹脂的再生方式

3.1 逆流再生

采用逆流再生能大大提高再生劑的利用率，減少對(duì)再生劑的消耗，提高水的質(zhì)量，不僅有利于減少清洗水的消耗，還能降低再生廢液排放量和濃度。再生液與原水從交換器頂部進(jìn)入的方向相反，逆流再生的過(guò)程中，交換劑層的離子分布狀況。

3.2 順流再生

順流再生指的是再生液流過(guò)交換劑層的方向與原水是一致的。順流再生的優(yōu)點(diǎn)在于離子交換設(shè)備精簡(jiǎn)，可靠度比較高。再生后，底部的再生度是最低的，想要提高工作交換容量和出水的質(zhì)量，再生劑的消耗量必然會(huì)增加，且如果受到原水水質(zhì)組分的影響過(guò)大，交換容量便不能得到充分的利用。再生液流到交換劑層時(shí)，最先接觸到的就是交換劑層頂部已經(jīng)失效的，并且是頂部交換劑層被轉(zhuǎn)換下來(lái)的離子，影響了交換劑層底部的再生度（再生度所指的是全部交換容量與離子交換劑層中已經(jīng)再生離子量的比值），這樣極易造成處理水質(zhì)量的降低，加大了再生劑的消耗。

目前，我國(guó)樹脂資源只能滿足國(guó)內(nèi)的基本需求，但是結(jié)合離子交換樹脂的市場(chǎng)前景，這顯然是不夠的。希望未來(lái)有更多的排頭兵積極開拓國(guó)際市場(chǎng)，而來(lái)自國(guó)際的壓力也迫使我們提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，這種競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)給離子交換樹脂市場(chǎng)增添活力，而未來(lái)，也是這個(gè)行業(yè)巨變的時(shí)期。

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