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t天津陽離子交換技術(shù)有相當長的歷史,，某些天然物質(zhì)如泡沸石和用煤經(jīng)過磺化制得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是,，隨著現(xiàn)代有機合成工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,，研究制成了許多種性能優(yōu)良的離子交換樹脂，并開發(fā)了多種新的應(yīng)用方法,，離子交換技術(shù)迅速發(fā)展,，在許多行業(yè)特別是高新科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。近年國內(nèi)外生產(chǎn)的樹脂品種達數(shù)百種,，年產(chǎn)量數(shù)十萬噸,。 在工業(yè)應(yīng)用中，離子交換樹脂的優(yōu)點主要是處理能力大,，脫色范圍廣,，脫色容量高，能除去各種不同的離子,，可以反復(fù)再生使用,，工作壽命長，運行費用較低(雖然一次投入費用較大),。以天津陽離子交換樹脂為基礎(chǔ)的多種新技術(shù),，如色譜分離法、離子排斥法,、電滲析法等,，各具*的功能，可以進行各種特殊的工作,，是其他方法難以做到的,。離子交換技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。 離子交換樹脂的應(yīng)用,，是近年國內(nèi)外制糖工業(yè)的一個重點研究課題,，是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。膜分離技術(shù)在糖業(yè)的應(yīng)用也受到廣泛的研究,。 離子交換樹脂都是用有機合成方法制成,。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架,，再在骨架上導(dǎo)入不同類型的化學(xué)活性基團(通常為酸性或堿性基團)而制成,。 離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑,。大多數(shù)制成顆粒狀，也有一些制成纖維狀或粉狀,。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范圍內(nèi),，大部分在0.4～0.6mm之間。它們有較高的機械強度(堅牢性),，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定,，在正常情況下有較長的使用壽命。 離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學(xué)活性基團,，它即是交換官能團,，在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH－或Cl－)，同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子,。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換,，從而將溶液中的離子分離出來。 離子交換樹脂的品種很多,，因化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同而具有不同的功能和特性,，適應(yīng)于不同的用途。應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求和物料的性質(zhì)選用適當?shù)念愋秃推贩N,。 離子交換樹脂在現(xiàn)代制糖工業(yè)中起著很重要的作用,。世界上許多糖廠制造精糖和高級食用糖漿，多數(shù)使用離子交換樹脂將糖液脫色提純,，而過去傳統(tǒng)用骨炭的精煉糖廠亦有逐漸轉(zhuǎn)向使用離子交換樹脂的趨勢,。 離子交換技術(shù)有相當長的歷史，某些天然物質(zhì)如泡沸石和用煤經(jīng)過磺化制得的磺化煤都可用作離子交換劑,。但是,，隨著現(xiàn)代有機合成工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究制成了許多種性能優(yōu)良的離子交換樹脂,，并開發(fā)了多種新的應(yīng)用方法,，天津陽離子交換技術(shù)迅速發(fā)展，在許多行業(yè)特別是高新科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用,。近年國內(nèi)外生產(chǎn)的樹脂品種達數(shù)百種,，年產(chǎn)量數(shù)十萬噸。 在工業(yè)應(yīng)用中,，離子交換樹脂的優(yōu)點主要是處理能力大,，脫色范圍廣，脫色容量高,，能除去各種不同的離子,，可以反復(fù)再生使用，工作壽命長,，運行費用較低(雖然一次投入費用較大),。以離子交換樹脂為基礎(chǔ)的多種新技術(shù),，如色譜分離法、離子排斥法,、電滲析法等,，各具*的功能，可以進行各種特殊的工作,，是其他方法難以做到的,。離子交換技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。 離子交換樹脂的應(yīng)用,，是近年國內(nèi)外制糖工業(yè)的一個重點研究課題,，是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。膜分離技術(shù)在糖業(yè)的應(yīng)用也受到廣泛的研究,。 離子交換樹脂都是用有機合成方法制成,。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯),，通過聚合反應(yīng)生成具有三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架,，再在骨架上導(dǎo)入不同類型的化學(xué)活性基團(通常為酸性或堿性基團)而制成。 離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑,。大多數(shù)制成顆粒狀,，也有一些制成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范圍內(nèi),，大部分在0.4～0.6mm之間,。它們有較高的機械強度(堅牢性)，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定,，在正常情況下有較長的使用壽命,。 離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學(xué)活性基團，它即是交換官能團,，在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH－或Cl－),，同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換,，從而將溶液中的離子分離出來,。 樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換,。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類 (或再分出中強酸和中強堿性類),。 離子交換樹脂根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂,，及根據(jù)樹脂的物理結(jié)構(gòu)分為凝膠型和大孔型。 離子交換樹脂的品種很多,，因化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同而具有不同的功能和特性,，適應(yīng)于不同的用途,。應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求和物料的性質(zhì)選用適當?shù)念愋秃推贩N。 1,、離子交換樹脂的基本類型 (１) 強酸性陽離子樹脂 這類樹脂含有大量的強酸性基團,，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+,，故呈強酸性,。樹脂離解后，本體所含的負電基團,，如SO3－,，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換,。強酸性樹脂的離解能力很強,，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。 樹脂在使用一段時間后,，要進行再生處理,，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復(fù)原來狀態(tài),，以供再次使用,。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子,，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成,。 (２) 弱酸性陽離子樹脂 這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH,，能在水中離解出H+ 而呈酸性,。樹脂離解后余下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團),，能與溶液中的其他陽離子吸附結(jié)合,，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱,，在低pH下難以離解和進行離子交換,，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用,。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生),。 （3） 強堿性陰離子樹脂 這類樹脂含有強堿性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團),，能在水中離解出OH－而呈強堿性,。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。 這種樹脂的離解性很強,，在不同pH下都能正常工作,。它用強堿(如NaOH)進行再生。 (４) 弱堿性陰離子樹脂 這類樹脂含有弱堿性基團,，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2,、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2,，它們在水中能離解出OH－而呈弱堿性,。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用,。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附,。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3,、NH4OH進行再生,。 (５) 離子樹脂的轉(zhuǎn)型 以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上,，常將這些樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌x子型式運行,，以適應(yīng)各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用,，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹脂再使用,。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+,、Mg2+等陽離子交換吸附,，除去這些離子。反應(yīng)時沒有放出H+,，可避免溶液pH下降和由此產(chǎn)生的副作用(如蔗糖轉(zhuǎn)化和設(shè)備腐蝕等),。這種樹脂以鈉型運行使用后，可用鹽水再生(不用強酸),。又如陰離子樹脂可轉(zhuǎn)變?yōu)槁刃驮偈褂?，工作時放出Cl－而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液,。氯型樹脂也可轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟湫?HCO3－)運行,。強酸性樹脂及強堿性樹脂在轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型和氯型后，就不再具有強酸性及強堿性,，但它們?nèi)匀挥羞@些樹脂的其他典型性能,，如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。 2,、離子交換樹脂基體的組成 離子交換樹脂的基體(matrix),，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類，它們分別與交聯(lián)劑二乙烯苯產(chǎn)生聚合反應(yīng)，形成具有長分子主鏈及交聯(lián)橫鏈的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)的聚合物,。苯乙烯系樹脂是先使用的,，丙烯酸系樹脂則用得較后。 這兩類樹脂的吸附性能都很好,，但有不同特點,。丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數(shù)離子型色素，脫色容量大,，而且吸附物較易洗脫,，便于再生，在糖廠中可用作主要的脫色樹脂,。苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質(zhì),，善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負電的或不帶電的)；但在再生時較難洗脫,。因此,，糖液先用丙烯酸樹脂進行粗脫色，再用苯乙烯樹脂進行精脫色,，可充分發(fā)揮兩者的長處,。 樹脂的交聯(lián)度，即樹脂基體聚合時所用二乙烯苯的百分數(shù),，對樹脂的性質(zhì)有很大影響,。通常，交聯(lián)度高的樹脂聚合得比較緊密,，堅牢而耐用,，密度較高，內(nèi)部空隙較少,，對離子的選擇性較強,；而交聯(lián)度低的樹脂孔隙較大，脫色能力較強,，反應(yīng)速度較快,，但在工作時的膨脹性較大，機械強度稍低,，比較脆而易碎,。工業(yè)應(yīng)用的離子樹脂的交聯(lián)度一般不低于4%；用于脫色的樹脂的交聯(lián)度一般不高于8%,；單純用于吸附無機離子的樹脂,，其交聯(lián)度可較高。 除上述苯乙烯系和丙烯酸系這兩大系列以外,，離子交換樹脂還可由其他有機單體聚合制成,。如酚醛系(FP)、環(huán)氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP),、脲醛系(UA)等,。