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干貨|離子交換樹脂的作用

2023-03-151182


離子交換樹脂



離子交換樹脂是一類帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物,在其分子結(jié)構(gòu)中,一部分為樹脂的基體骨架,另一部分為由固定離子和可交換離子組成的活性基團(tuán)。


可通過選擇、交換、吸附和催化的反應(yīng),去除干擾組分、富集微量組分,來實現(xiàn)凈化水、脫鹽、脫色、分離、精制等目的。


目前離子交換樹脂廣泛應(yīng)用在水處理、化工、冶金、食品、制革、超純制藥等眾多領(lǐng)域。


水處理


水處理行業(yè)是離子交換樹脂應(yīng)用較早的領(lǐng)域之一,并且對于離子交換樹脂的需求量很大約占離子交換樹脂生產(chǎn)量的90%。


在給水處理中,離子交換樹脂可用于水質(zhì)軟化和脫鹽、制取軟化水、純水和超純水。


例如日常生活中常見的中央軟水機(jī),就是利用離子交換樹脂,以離子交換的方式去除水中Ca2+、Mg2+等硬度離子,軟化硬水;常規(guī)工業(yè)用水中,鍋爐用水的軟化是采用特定的陽離子樹脂交換,使用鈉離子將水質(zhì)中的鈣鎂離子置換出來,從而達(dá)到軟水處理的目的;洗碗機(jī)加鹽也是同樣的道理。




在廢水處理中,主要利用離子交換樹脂中的可交換離子和廢水中的重金屬離子發(fā)生交換反應(yīng),降低廢水中的重金屬濃度,從而來實現(xiàn)可深度凈化。


陽離子交換樹脂在廢水處理中有著處理效率高,能實現(xiàn)多金屬回收利用的優(yōu)點。


如Tulsimer ?CH-90Na螯合樹脂,特定重金屬離子的特點,利用螯合樹脂的特種功能基團(tuán)與重金屬離子形成絡(luò)合物的特性,實現(xiàn)重金屬離子的回收利用及深度去除。


尤其在鎳離子及絡(luò)合態(tài)鎳(檸檬酸、醋酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、羥基乙酸等,以及鋅鎳合金、鎳銨絡(luò)合物等)的處理方面有強(qiáng)的結(jié)合作用和應(yīng)用優(yōu)勢,適合在酸性環(huán)境(pH值3左右)下直接對鎳吸附。


化工行業(yè)


離子交換樹脂除了用作離子交換劑之外,還可以用作催化劑,它不僅有優(yōu)良的催化作用,在某種場合下還表現(xiàn)出獨特的催化效能。


在有機(jī)合成中常用酸和堿做催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)。離子交換樹脂與無機(jī)酸、堿比較,催化劑同反應(yīng)物容易分離、再生及多次利用,反應(yīng)完成后,體系不必中和,產(chǎn)物往往無需進(jìn)一步純化,并且腐蝕作用小,選擇性高,副產(chǎn)物少,因此能夠更大程度地簡化工序,減少設(shè)備費用和生產(chǎn)成本,實現(xiàn)連續(xù)工藝,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的同時,減少甚至是避免對環(huán)境產(chǎn)生污染。


甲基叔丁基醚(MTBE)的制取,就是用大板孔離子交換樹脂作催化劑,由異丁烯與乙醇反應(yīng)而成,替代了原來的可對環(huán)境造成污染的四乙基鉛。


如Tulsimer ?  T-62 MP DRY 是強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂,加載在聚合物基質(zhì)上的酸性官能團(tuán)與同類型的礦物質(zhì)酸具有相同的化學(xué)性質(zhì),具有優(yōu)良的機(jī)械堅強(qiáng)度,耐磨性和對較溫度、氧化性、溶劑等的適應(yīng)性。


特別適用于用氫離子做催化劑的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中,代替H2SO4或者HCl等礦物質(zhì)酸,由于其大孔的特性,能夠使大量的催化劑位點參與到催化反應(yīng)中去。



食品行業(yè)


在食品行業(yè)中,離子交換樹脂除制取專用給水、處理廢水外,還可應(yīng)用于糖、味精、酒、飲料等的去鹽、脫色、分離、提純、催化等方面。


糖在生產(chǎn)制造過程中需要脫色處理,然而糖液的色素種類很多,結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜,其中多以有機(jī)陰離子或兩性離子存在,用大孔氯型強(qiáng)堿陰離子樹脂可有效脫色,也可用+H型強(qiáng)酸陽性離子樹脂,或者是陰離子樹脂配合使用。


例如Tulsimer ?A-722制糖脫色樹脂是一款具有便于顏色和有機(jī)物去除的控制孔徑的,專門開發(fā)的大孔強(qiáng)堿性Ⅰ型陰離子交換樹脂;Tulsimer ? A-30 MP  丙烯酸大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂Ⅰ型,由于其本身的無裂紋性質(zhì)而具有優(yōu)良的物理特性,使用壽命長,交換能力強(qiáng),沖洗要求低,再生效率高,并且很容易用堿性鹽溶液再生。



使用離子交換樹脂脫色不但效果好、耗水少,而且操作簡單,易于自動化。


另外果糖漿的制造是由苞米中萃取出淀粉后,再經(jīng)水解反應(yīng),產(chǎn)生果糖與葡萄糖,然后經(jīng)離子交換法處理,可以轉(zhuǎn)化成果糖漿。


醫(yī)藥領(lǐng)域


在生物制藥領(lǐng)域,由于離子交換樹脂的吸附效果好,且有一定的選擇性,所以可以將液體中的離子吸附,釋放出對人體無害的離子,達(dá)到凈化液體的目的。


離子交換樹脂可廣泛應(yīng)用于藥物的精制純化,藥物的脫鹽、吸附分離、脫色、提取中草藥的有效成分等。


在藥物精制純化方面,將藥液中的一些成分,轉(zhuǎn)化為離子的形式,然后用樹脂與其進(jìn)行交換,將液體中低濃度的成分經(jīng)過吸附,達(dá)到純化精制的目的。


除此之外,離子交換樹脂還可用于藥物的脫鹽、吸附分離、脫色、提取中草藥的有效成分,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,逐步用于緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向給藥系統(tǒng)。


例如Tulsimer?335 是氫形式的高純度交聯(lián)聚丙烯酸酯共聚物,在藥物制劑中,用以掩蓋各種苦味劑分子的味道。



Tulsimer?412H,是根據(jù)GMP在FDA批準(zhǔn),ISO 9001:2000和ISO 14001認(rèn)證的工廠生產(chǎn)的,一般用于減少膽汁酸和降低膽固醇的血液,也用于制備緩釋制劑。





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科海思(北京)科技有限公司成立于2010年,致力于環(huán)保技術(shù)革新,圍繞企業(yè)在廢水處理、資源回收、凈水處理、危廢處理、工藝缺陷等環(huán)境治理過程中成本高、難度大、穩(wěn)定性差的現(xiàn)狀,為企業(yè)提供更高效、可持續(xù)、高回報的解決方案。


2011年科海思與美國Thermax集團(tuán)、德國WATCH集團(tuán)合作成為其中國區(qū)總代理,將“特種離子交換樹脂”引進(jìn)國內(nèi),基于國情進(jìn)行工藝創(chuàng)新,不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新和技術(shù)升級。在推廣實踐中,倡導(dǎo) “環(huán)保治理價值化”新理念,在治理的同時進(jìn)行廢物資源再生,將企業(yè)環(huán)保建設(shè)從單純投入轉(zhuǎn)為開源投資。




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