离子交换树脂是什么？

2018-10-09 15:11:26

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离子交换树脂是一种近年来非常畅销的一种水处理产品。其核心技术主要是通过阴阳离子交换树脂置换水质里阴阳离子，主要用在超纯水和高纯水制备，在食品行业、医药行业等水处理行业广泛使用。今天小编就围绕离子交换树脂种类、用途等方面为大家介绍一下离子交换树脂是什么？

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离子交换树脂是什么？

离子交换树脂是一种传统的水处理工艺，其中水中的各种阴离子和阳离子被阴离子交换树脂和阳离子交换树脂所取代。阴离子和阳离子交换树脂可以分别或按不同比例形成离子交换正床系统、离子交换负床系统和离子交换混合床系统，并且通常使用混合床系统。反渗透等水处理工艺是用来生产超纯水、高纯水的终端工艺，它是用来制备超纯水的一种不可替代的手段。其出水电导率可低于0.2μS/cm以下，出水电阻率达到5MΩ.cm以上，根据不同的水质及使用要求，出水电阻率可控制在5~18MΩ.cm之间。被广泛应用在食品行业、医药行业、工业超纯水、医药超纯水、高纯水等领域上。

离子交换树脂种类：

强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
在使用一段时间后，离子交换树脂应做再生处理，即与化学药品发生相反方向的离子交换反应，使树脂使用状态恢复到原来的状态以供再利用。例如，用强酸再生阳离子树脂，此时树脂释放吸附的阳离子，然后与H+结合以恢复原始组成。

弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－（R为碳氢基团），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中（如pH5～14）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（比强酸性树脂较易再生）。

强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团，如季胺基（亦称四级胺基）－NR3OH（R为碳氢基团），能在水中离解出OH－而呈强碱性。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。这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（如NaOH）进行再生。

弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺基（二级胺基）-NHR、或叔胺基（三级胺基）-NR2，它们在水中能离解出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。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。

离子交换树脂的特点是什么？

1、工业超纯水处理工艺是工业超纯水制备中应用最广泛的工艺之一。
2、食品工业离子交换树脂可用于制糖、味精、白酒精制、生物制品等工业装置上。
3、离子交换树脂在制药工业中发挥着重要的作用，开发新一代抗生素，提高原有抗生素的质量，链霉素的成功开发是一个突出的例子。
4、在合成化学和石油化学工业中，常用酸和碱作有机合成中的酯化、水解、酯交换和水合催化剂。
5、电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。
6、湿法冶金和其它离子交换树脂可用于从贫铀矿石中分离、富集和纯化铀，以及提取稀土元素和贵金属。

离子交换树脂应用领域：

1、水处理领域
离子交换树脂在水处理领域需求量很大，约占离子交换树脂总产量的90%。它们被用来去除水中的阴离子和阳离子。离子交换树脂在火力发电厂的纯水处理中消耗量最大，其次是原子能、半导体、电子工业等。
2、食品制造工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、葡萄酒精制、生物制品等工业设施。例如，通过从玉米中提取淀粉，然后水解产生葡萄糖和果糖，然后通过离子交换处理，可以生产高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中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抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。2010年来还在中药提成等方面有所研究。
4、合成化学和石油化学工业
在有机合成中，酸和碱用作酯化、水解、酯交换、水合等的催化剂。用离子交换树脂代替无机酸和碱，也可进行上述反应，优点更多。例如，树脂可重复使用，产品易于分离，反应器不会腐蚀，不污染环境，反应易于控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5、环境保护
离子交换树脂已被广泛应用于许多环境保护问题。许多水溶液或非水溶液含有有毒的离子或非离子物质，可以通过树脂回收。例如，从电镀废液中除去金属离子，从制膜废液中回收有用物质。
6、湿法冶金及其他
离子交换树脂、阳离子交换树脂和阴离子交换树脂可用于从贫铀矿石中分离、浓缩和纯化铀，以及提取稀土元素和贵金属。

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