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)之間相互交換的過程，是物質(zhì)運(yùn)動的一種形式，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，通過固一液兩相間離子相互交換而達(dá)到物質(zhì)分離的過程。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離子交換劑種類離子交換樹脂是一種在交聯(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脂陽離子交換樹脂1.3離子交換的特點(diǎn)成本低、設(shè)備簡單不用或少用有機(jī)溶劑易于工業(yè)放大交換劑使用壽命長，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，重金屬的污染問題也成為了擺在人們面前的難題，縱然污染越來越嚴(yán)重，治理的技術(shù)也越來越高新。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，其中離子交換樹脂處理廢水的應(yīng)用也備受關(guān)注。離子交換樹脂中含有的氨基、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優(yōu)勢的情況下，將離子交換樹脂上的離子洗脫下來，使離子交換樹脂恢復(fù)其交換能力。離子交換過程步驟4步驟3步驟5步驟6步驟7步驟2重金屬離子通過靜止液膜擴(kuò)散到樹脂表面擴(kuò)散進(jìn)入的重金屬離子與樹脂上的可交換離子發(fā)生交換交換下的離子在樹脂內(nèi)部擴(kuò)散重金屬離子在樹脂內(nèi)部進(jìn)一步擴(kuò)散交換下的離子通過靜止液膜擴(kuò)散進(jìn)入溶液交換下的離子在溶液中對流擴(kuò)散步驟1廢水中的重金屬離子通過對流和擴(kuò)散到達(dá)樹脂表面的靜止液膜污水的處理離子交換過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速度相對較快，可忽略不計(jì)步驟②⑥一般稱為外擴(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)，對于不同的重金屬離子要選擇恰當(dāng)?shù)臉渲愋?，并且要確定合適的外界條件，同時(shí)要對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)陽離子交換樹脂,對Pb2+離子具有選擇性高、交換容量大和吸附-解吸過程可逆性好的特點(diǎn)；ImacTMR樹脂對Hg2+有很強(qiáng)的親合力；Dowex50W-X4和PuroliteS-950等陽離子交換樹脂去除廢水中的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)，處理完后的樹脂可以在一定的條件下將吸附的重金屬離子洗脫下來，避免了重金屬的再次污染，而且樹脂也恢復(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)，在不同的條件下會以陽離子或則陰離子存在，利用陽離子交換樹脂或者陰離子交換樹脂都可以分離提純氨基酸，如今，研究合適高效的方法對氨基酸進(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、放線菌屬）或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(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)格吸附樹脂。

2.4生物堿的提取生物堿是一類含氮的堿性有機(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離子形式存在，因此可以用陽離子樹脂或者大孔樹脂吸附分離，樹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

離子交換樹脂可以在稀溶液中富集金屬離子，不同的樹脂對于離子也有選擇性吸附，因此離子交換樹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糖類物質(zhì)的純化脫色糖是人體所必需的一種營養(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，糖的制備中總會帶些鹽類物質(zhì)，并且制糖過程中會產(chǎn)生一些色素，如焦糖色素、擬黑素等，這些問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。糖類物質(zhì)中含有醇羥基，可以用陰離子交換樹脂吸附

3.離子交換動力學(xué)

3.離子交換動力學(xué)離子交換動力學(xué)是描述離子交換過程行為的方程，通過求解確定離子交換過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)備選型等問題提供依據(jù)。動力學(xué)按表達(dá)交換過程動力學(xué)定律的性質(zhì)分按理論基礎(chǔ)區(qū)分化學(xué)動力學(xué)定律物理動力學(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