离子交换树脂的原理及应用是什么
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原理
离子交换树脂种聚合物带有相应功能基团般情况下常规钠离子交换树脂带有大量钠离子当水钙镁离子含量高时离子交换树脂释放出钠离子功能基团与钙镁离子结合样水钙镁离子含量降低水硬度下降硬水变软水软化水设备工作过程
当树脂上大量功能基团与钙镁离子结合树脂软化能力下降用氯化钠溶液流过树脂此时溶液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样树脂恢复了交换能力过程叫作再生
由于实际工作需要 软化水设备标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五过程同软化水设备所有工序非常接近只由于实际工艺同或控制需要能会有些附加流程任何钠离子交换基础软化水设备都五流程基础上发展来(其全自动软化水设备会增加盐水重注过程)
反洗：工作段时间设备会树脂上部拦截多由原水带来污物把些污物除去离子交换树脂才能完全曝露出来再生效才能得保证反洗过程水从树脂底部洗入从顶部流出样把顶部拦截下来污物冲走过程般需要5-15分钟左右
吸盐(再生)：即盐水注入树脂罐体过程传统设备采用盐泵盐水注入全自动设备采用专用内置喷射器盐水吸入(只要进水有定压力即)实际工作过程盐水较慢速度流过树脂再生效比单纯用盐水浸泡树脂效好所软化水设备都采用盐水慢速流过树脂方法再生过程般需要30分钟左右实际时间受用盐量影响
慢冲洗(置换)：用盐水流过树脂用原水同样流速慢慢树脂盐全部冲洗干净过程叫慢冲洗由于冲洗过程仍有大量功能基团上钙镁离子被钠离子交换根据实际经验过程再生主要过程所多人过程称作置换过程般与吸盐时间相同即30分钟左右
快冲洗：了残留盐彻底冲洗干净要采用与实际工作接近流速用原水对树脂进行冲洗过程出水应达标软水般情况下快冲洗过程5-15分钟
应用
1）水处理
水处理领域离子交换树脂需求量大约占离子交换树脂产量90%用于水各种阴阳离子去除目前离子交换树脂大消耗量用火力发电厂纯水处理上其次原子能、半导体、电子工业等
2）食品工业
离子交换树脂用于制糖、味精、酒精制、生物制品等工业装置上例：高糖浆制造由玉米萃出淀粉再经水解反应产生葡萄糖与糖而经离子交换处理生成高糖浆离子交换树脂食品工业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代抗菌素及对原有抗菌素质量改良具有重要作用链霉素开发成功即突出例子近年还药提成等方面有所研究
4）合成化学和石油化学工业
有机合成常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应用离子交换树脂代替无机酸、碱同样进行上述反应且优点更多树脂反复使用产品容易分离反应器会被腐蚀污染环境反应容易控制等
甲基叔丁基醚（MTBE）制备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对环境造成严重污染四乙基铅
5）环境保护
离子交换树脂已应用许多非常受关注环境保护问题上目前许多水溶液或非水溶液含有有毒离子或非离子物质些用树脂进行回收使用去除电镀废液金属离子回收电影制片废液里有用物质等
6）湿法冶金及其
离子交换树脂从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属
其补充：
离子交换技术有相当长历史某些天物质泡沸石和用煤经过磺化制得磺化煤都用作离子交换剂随着现代有机合成工业技术迅速发展研究制成了许多种性能优良离子交换树脂并开发了多种新应用方法离子交换技术迅速发展许多行业特别高新科技产业和科研领域广泛应用近年国内外生产树脂品种达数百种年产量数十万吨
工业应用离子交换树脂优点主要处理能力大脱色范围广脱色容量高能除去各种同离子反复再生使用工作寿命长运行费用较低(虽次投入费用较大)离子交换树脂基础多种新技术色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等各具独特功能进行各种特殊工作其方法难做离子交换技术开发和应用还迅速发展之
离子交换树脂应用近年国内外制糖工业重点研究课题糖业现代化重要标志膜分离技术糖业应用也受广泛研究
离子交换树脂都用有机合成方法制成常用原料苯乙烯或丙烯酸(酯)通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构骨架再骨架上导入同类型化学活性基团(通常酸性或碱性基团)而制成
离子交换树脂溶于水和般溶剂大多数制成颗粒状也有些制成纤维状或粉状树脂颗粒尺寸般0.3～1.2mm 范围内大部分0.4～0.6mm之间们有较高机械强度(坚牢性)化学性质也稳定正常情况下有较长使用寿命
离子交换树脂含有种(或几种)化学活性基团即交换官能团水溶液能离解出某些阳离子(H+或Na+)或阴离子(OH－或Cl－)同时吸附溶液原来存有其阳离子或阴离子即树脂离子与溶液离子互相交换从而溶液离子分离出来
离子交换树脂品种多因化学组成和结构同而具有同功能和特性适应于同用途应用树脂要根据工艺要求和物料性质选用适当类型和品种
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