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幹貨|離子交換樹脂的作用

2023-03-15786


離子交換樹脂



離子交換樹脂是一類帶有活性基團的網狀結構高分子化合物,在其分子結構中,一部分爲樹脂的基體骨架,另一部分爲由固定離子和可交換離子組成(chéng)的活性基團。


可通過(guò)選擇、交換、吸附和催化的反應,去除幹擾組分、富集微量組分,來實現淨化水、脫鹽、脫色、分離、精制等目的。


目前離子交換樹脂廣泛應用在水處理、化工、冶金、食品、制革、超純制藥等衆多領域。


水處理


水處理行業是離子交換樹脂應用較早的領域之一,并且對(duì)于離子交換樹脂的需求量很大約占離子交換樹脂生産量的90%。


在給水處理中,離子交換樹脂可用于水質軟化和脫鹽、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,就(jiù)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;常規工業用水中,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(jiāng)水質中的鈣鎂離子置換出來,從而達到軟水處理的目的;洗碗機加鹽也是同樣(yàng)的道(dào)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,降低廢水中的重金屬濃度,從而來實現可深度淨化。


陽離子交換樹脂在廢水處理中有著(zhe)處理效率高,能(néng)實現多金屬回收利用的優點。


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(zhǒng)功能(néng)基團與重金屬離子形成(chéng)絡合物的特性,實現重金屬離子的回收利用及深度去除。


尤其在鎳離子及絡合态鎳(檸檬酸、醋酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、羟基乙酸等,以及鋅鎳合金、鎳铵絡合物等)的處理方面(miàn)有強的結合作用和應用優勢,适合在酸性環境(pH值3左右)下直接對(duì)鎳吸附。


化工行業


離子交換樹脂除了用作離子交換劑之外,還(hái)可以用作催化劑,它不僅有優良的催化作用,在某種(zhǒng)場合下還(hái)表現出獨特的催化效能(néng)。


在有機合成(chéng)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。離子交換樹脂與無機酸、堿比較,催化劑同反應物容易分離、再生及多次利用,反應完成(chéng)後(hòu),體系不必中和,産物往往無需進(jìn)一步純化,并且腐蝕作用小,選擇性高,副産物少,因此能(néng)夠更大程度地簡化工序,減少設備費用和生産成(chéng)本,實現連續工藝,從而提高産品質量和産量的同時(shí),減少甚至是避免對(duì)環境産生污染。


甲基叔丁基醚(MTBE)的制取,就(jiù)是用大闆孔離子交換樹脂作催化劑,由異丁烯與乙醇反應而成(chéng),替代了原來的可對(duì)環境造成(chéng)污染的四乙基鉛。


如Tulsimer ®  T-62 MP DRY 是強酸型陽離子交換樹脂,加載在聚合物基質上的酸性官能(néng)團與同類型的礦物質酸具有相同的化學(xué)性質,具有優良的機械堅強度,耐磨性和對(duì)較溫度、氧化性、溶劑等的适應性。


特别适用于用氫離子做催化劑的有機化學(xué)反應中,代替H2SO4或者HCl等礦物質酸,由于其大孔的特性,能(néng)夠使大量的催化劑位點參與到催化反應中去。



食品行業


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


糖在生産制造過(guò)程中需要脫色處理,然而糖液的色素種(zhǒng)類很多,結構也較爲複雜,其中多以有機陰離子或兩(liǎng)性離子存在,用大孔氯型強堿陰離子樹脂可有效脫色,也可用+H型強酸陽性離子樹脂,或者是陰離子樹脂配合使用。


例如Tulsimer ®A-722制糖脫色樹脂就(jiù)是一款具有便于顔色和有機物去除的控制孔徑的,專門開(kāi)發(fā)的大孔強堿性Ⅰ型陰離子交換樹脂;Tulsimer ® A-30 MP  丙烯酸大孔強堿性陰離子交換樹脂Ⅰ型,由于其本身的無裂紋性質而具有優良的物理特性,使用壽命長(cháng),交換能(néng)力強,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(hǎo)、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澱粉後(hòu),再經(jīng)水解反應,産生果糖與葡萄糖,然後(hòu)經(jīng)離子交換法處理,可以轉化成(chéng)果糖漿。


醫藥領域


在生物制藥領域,由于離子交換樹脂的吸附效果好(hǎo),且有一定的選擇性,所以可以將(jiāng)液體中的離子吸附,釋放出對(duì)人體無害的離子,達到淨化液體的目的。


離子交換樹脂可廣泛應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(chéng)分等。


在藥物精制純化方面(miàn),將(jiāng)藥液中的一些成(chéng)分,轉化爲離子的形式,然後(hòu)用樹脂與其進(jìn)行交換,將(jiāng)液體中低濃度的成(chéng)分經(jīng)過(guò)吸附,達到純化精制的目的。


除此之外,離子交換樹脂還(hái)可用于藥物的脫鹽、吸附分離、脫色、提取中草藥的有效成(chéng)分,随著(zhe)科學(xué)技術的進(jìn)步和發(fā)展,逐步用于緩控釋給藥系統和靶向(xiàng)給藥系統。


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



Tulsimer®412H,是根據GMP在FDA批準,ISO 9001:2000和ISO 14001認證的工廠生産的,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(chéng)立于2010年,緻力于環保技術革新,圍繞企業在廢水處理、資源回收、淨水處理、危廢處理、工藝缺陷等環境治理過(guò)程中成(chéng)本高、難度大、穩定性差的現狀,爲企業提供更高效、可持續、高回報的解決方案。


2011年科海思與美國(guó)Thermax集團、德國(guó)WATCH集團合作成(chéng)爲其中國(guó)區總代理,將(jiāng)“特種(zhǒng)離子交換樹脂”引進(jìn)國(guó)内,基于國(guó)情進(jìn)行工藝創新,不斷進(jìn)行科技創新和技術升級。在推廣實踐中,倡導 “環保治理價值化”新理念,在治理的同時(shí)進(jìn)行廢物資源再生,將(jiāng)企業環保建設從單純投入轉爲開(kāi)源投資。