離子交換綜述

1.3離子交換的特點(diǎn)1.2離子交換劑種類(lèi)1.1離子交換原理1.1離子交換原理離子交換是兩種以上離子性物質(zhì)之間相互交換的過(guò)程，是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式，一般指水溶液中的溶質(zhì)解離為離子，其中帶一種電荷的離子與固相離子交換劑所攜帶的同種電荷離子，通過(guò)固一液兩相間離子相互交換而達(dá)到物質(zhì)分離的過(guò)程。它是利用離子交換劑為固定相，根據(jù)溶質(zhì)離子所帶電荷與離子交換劑之間靜電相互作用力的差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的一種層析方法。1.2離子交換劑種類(lèi)離子交換樹(shù)脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)中含有離子交換基團(tuán)的功能高分子材料交換劑無(wú)機(jī)交換劑有機(jī)交換劑沸石不溶性的多價(jià)金屬的鹽陰離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂1.3離子交換的特點(diǎn)成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單不用或少用有機(jī)溶劑易于工業(yè)放大交換劑使用壽命長(zhǎng)，選擇性高能夠在常溫下進(jìn)行，節(jié)省消耗產(chǎn)品的純度高2.5從礦物浸出液中提取金屬2.4生物堿的提取

2.3抗生素的提取2.2氨基酸的分離2.1污水的處理2、離子交換的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展2.6糖類(lèi)物質(zhì)的純化脫色2.1污水的處理隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日漸增加，重金屬的污染問(wèn)題也成為了擺在人們面前的難題，縱然污染越來(lái)越嚴(yán)重，治理的技術(shù)也越來(lái)越高新。目前主要的手段有沉淀法、膜處理技術(shù)、微生物處理技術(shù)、離子交換法等，其中離子交換樹(shù)脂處理廢水的應(yīng)用也備受關(guān)注。離子交換樹(shù)脂中含有的氨基、羥基等活性基團(tuán)，可以與重金屬離子進(jìn)行螯合交換反應(yīng)，從而去除廢水中重金屬離子，離子交換樹(shù)脂交換吸附飽和后進(jìn)行再生。再生是利用再生劑中的離子在濃度占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的情況下，將離子交換樹(shù)脂上的離子洗脫下來(lái)，使離子交換樹(shù)脂恢復(fù)其交換能力。離子交換過(guò)程步驟4步驟3步驟5步驟6步驟7步驟2重金屬離子通過(guò)靜止液膜擴(kuò)散到樹(shù)脂表面擴(kuò)散進(jìn)入的重金屬離子與樹(shù)脂上的可交換離子發(fā)生交換交換下的離子在樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散重金屬離子在樹(shù)脂內(nèi)部進(jìn)一步擴(kuò)散交換下的離子通過(guò)靜止液膜擴(kuò)散進(jìn)入溶液交換下的離子在溶液中對(duì)流擴(kuò)散步驟1廢水中的重金屬離子通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)散到達(dá)樹(shù)脂表面的靜止液膜污水的處理離子交換過(guò)程的總速度取決于上述步驟中最慢的步驟，一般情況下，步驟①⑦速度相對(duì)較快，可忽略不計(jì)步驟②⑥一般稱(chēng)為外擴(kuò)散，步驟③⑤為內(nèi)擴(kuò)散，步驟④為離子交換化學(xué)反應(yīng)。

污水的處理

用離子交換處理廢水時(shí)，對(duì)于不同的重金屬離子要選擇恰當(dāng)?shù)臉?shù)脂類(lèi)型，并且要確定合適的外界條件，同時(shí)要對(duì)pH和接觸時(shí)間進(jìn)行控制，以期達(dá)到最好的處理。含有SO-2H+基團(tuán)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,對(duì)Pb2+離子具有選擇性高、交換容量大和吸附-解吸過(guò)程可逆性好的特點(diǎn)；ImacTMR樹(shù)脂對(duì)Hg2+有很強(qiáng)的親合力；Dowex50W-X4和PuroliteS-950等陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除廢水中的Cd2+；離子交換技術(shù)處理廢水后，凈化得到的水中含有的重金屬含量明顯低于化學(xué)沉淀法處理后的含量，同時(shí)，處理完后的樹(shù)脂可以在一定的條件下將吸附的重金屬離子洗脫下來(lái)，避免了重金屬的再次污染，而且樹(shù)脂也恢復(fù)了其交換能力。

2.2氨基酸的分離氨基酸的種類(lèi)有20種，是蛋白質(zhì)的基本組成單位，在人體中有著重要的生理功能，廣泛應(yīng)用于食品、藥品等行業(yè)。氨基酸含有胺基和羧基，因此它是屬于兩性物質(zhì)，在不同的條件下會(huì)以陽(yáng)離子或則陰離子存在，利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或者陰離子交換樹(shù)脂都可以分離提純氨基酸，如今，研究合適高效的方法對(duì)氨基酸進(jìn)行分離提純是很必要的2.3抗生素的提取

抗生素是由微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌屬）或高等動(dòng)植物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。抗生素主要由發(fā)酵法制取，在發(fā)酵液中的濃度很低，利用離子交換法可以選擇性的分離多種離子型抗生素，不僅回收率高，產(chǎn)品純度也很高，大孔樹(shù)脂已逐漸取代活性炭和等經(jīng)典的吸附劑，在抗生素制備工藝中顯示出愈來(lái)愈重要的作用，已有150種左右的新抗生素在分離純化中應(yīng)用了大網(wǎng)格吸附樹(shù)脂。

2.4生物堿的提取生物堿是一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物，有似堿的性質(zhì)，生物活性顯著，是中草藥中重要的有效成分之一。生物堿在溶液中以陽(yáng)離子形式存在，因此可以用陽(yáng)離子樹(shù)脂或者大孔樹(shù)脂吸附分離，樹(shù)脂吸附生物堿后可以根據(jù)各組分的堿性差異進(jìn)行洗脫，從而達(dá)到提純分離的目的。2.5從礦物浸出液中提取金屬

離子交換樹(shù)脂可以在稀溶液中富集金屬離子，不同的樹(shù)脂對(duì)于離子也有選擇性吸附，因此離子交換樹(shù)脂在低品位礦物的浸出液中提取純化金屬的應(yīng)用特別廣泛，樹(shù)脂吸附離子后經(jīng)洗脫，再將洗脫液還原則得到高純度的金屬.

2.6糖類(lèi)物質(zhì)的純化脫色糖是人體所必需的一種營(yíng)養(yǎng)，經(jīng)人體吸收之后馬上轉(zhuǎn)化為碳水化合物，以供人體能量，糖的制備中總會(huì)帶些鹽類(lèi)物質(zhì)，并且制糖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些色素，如焦糖色素、擬黑素等，這些問(wèn)題的存在都影響了糖的純度，因此糖液的脫鹽、脫色是極其重要的一步。糖類(lèi)物質(zhì)中含有醇羥基，可以用陰離子交換樹(shù)脂吸附

3.離子交換動(dòng)力學(xué)

3.離子交換動(dòng)力學(xué)離子交換動(dòng)力學(xué)是描述離子交換過(guò)程行為的方程，通過(guò)求解確定離子交換過(guò)程的交換速率方程和各種重要參數(shù)，為工業(yè)生成中工藝操作條件、離子交換柱設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等問(wèn)題提供依據(jù)。動(dòng)力學(xué)按表達(dá)交換過(guò)程動(dòng)力學(xué)定律的性質(zhì)分按理論基礎(chǔ)區(qū)分化學(xué)動(dòng)力學(xué)定律物理動(dòng)力學(xué)定律機(jī)理模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍U(kuò)散模型孔擴(kuò)散模型表面擴(kuò)散模型Nernst–Planck模型Fick模型Stefan一Max