《離子交換分離技術(shù)》ppt課件

1、第七章 離子交換分離技術(shù),第一節(jié) 概述第二節(jié) 離子交換劑第三節(jié) 離子交換原理第四節(jié) 離子交換過程第五節(jié) 在食品工業(yè)中的應(yīng)用,第一節(jié) 概述,離子交換分離法：通過帶電的溶質(zhì)分子與離子交換劑中可交換的離子進(jìn)行交換而分離純化方法。其主要依賴電荷間的相互作用，利用帶電分子中電荷的微小差異進(jìn)行分離。即 離子交換色譜分離技術(shù)：利用混合液中的離子與固定相中具有相同電荷例子的交換作用而進(jìn)行分離的技術(shù)離子交換分離法主要應(yīng)用在抗生素、氨基酸、有機(jī)

2、酸等小分子的提取分離。近年來在蛋白質(zhì)等生物大分子的分離提取也有應(yīng)用。,離子交換劑：一種多孔狀的固體，不溶于水，也不溶于電解質(zhì)溶液，但能從溶液中吸取離子而進(jìn)行離子交換。離子交換劑由基質(zhì)、荷電基團(tuán)和反離子構(gòu)成，能釋放出反離子，同時它與溶液中的其他離子或離子化合物相互結(jié)合，結(jié)合后不改變本身和被結(jié)合離子或離子化合物的理化性質(zhì)。,離子交換基質(zhì)：是一類表面帶有可交換離子的功能高分子材料，如樹脂、纖維素、葡聚糖、瓊脂糖等，不溶于水也不溶于電解質(zhì)溶液

3、。在高分子基質(zhì)表面結(jié)合了大量的功能基團(tuán)，功能基團(tuán)由固定在骨架上的荷電基團(tuán)和可交換的離子兩部分組成，兩者所帶電荷相反，以靜電力結(jié)合。可進(jìn)行交換的離子成為反離子或抗衡離子，這種反離子可與溶液中帶同種電荷的離子進(jìn)行交換反應(yīng)。,離子交換過程示意圖,,,離子交換分離法的特點,分離效率高，選擇性高。適用范圍廣。適用于帶相反電荷的離子之間的分離，還可用于帶相同電荷或性質(zhì)相近的離子之間的分離，適用于微量組分的富集和高純物質(zhì)的制備，從痕量物質(zhì)到工業(yè)

4、用水，從少量樣品到工業(yè)規(guī)模。操作簡單，成本低。液固兩相分開，操作簡單。方法的缺點是操作周期長。,第二節(jié) 離子交換劑,1. 離子交換劑是常用的吸附劑之一，是用不溶性高分子物質(zhì)（母體）上引入若干可解離基團(tuán)（活性基團(tuán)）而制成的含有若干活性基團(tuán)的不溶性高分子物質(zhì)。2. 常見的離子吸附劑（1）離子交換樹脂：其基質(zhì)是人工合成的、與水結(jié)合力較小的樹脂物質(zhì)；用于生物小分子的回收與提取。（2）多糖基離子交換劑：其基質(zhì)是天然的或人工合成的、與水

5、結(jié)合力較大的物質(zhì)；用于生物大分子的回收與提取。,一、離子交換劑基質(zhì),（一）離子交換樹脂離子交換樹脂：以聚合物作為基質(zhì)的離子交換劑。是固體球形顆粒，多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；不溶于水；具有離子交換特性的有機(jī)高分子聚電解質(zhì)。,離子交換樹脂結(jié)構(gòu),骨架：接有功能基團(tuán)，本身是惰性,功能基團(tuán)：連接在骨架 上，可與相反離子結(jié)合,待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團(tuán)結(jié)合,活性離子：與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動的離子,,,1. 組成,,交

6、聯(lián)度：合成樹脂時使用的交聯(lián)劑在單體總量中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)交聯(lián)劑含量百分?jǐn)?shù)高：交聯(lián)度高，樹脂聚合較緊密，堅牢耐用，密度較高；內(nèi)部孔隙度較少，對離子選擇性較強，稱為凝膠型樹脂百分?jǐn)?shù)低：交聯(lián)度低，機(jī)械強度低，脆而易碎，密度較低；內(nèi)部孔隙度大，對離子選擇性較弱，稱為大孔型樹脂,凝膠樹脂,遇水溶脹，水分子進(jìn)入樹脂的內(nèi)部，產(chǎn)生孔隙。內(nèi)部孔徑平均為20Å—40Å，適用于離子半徑<10Å的無機(jī)離子化合物。樹脂

7、干燥后失去交換能力（無孔狀態(tài)），必須在水中溶脹后使用。不適用于油類物質(zhì)。,,,大孔樹脂,樹脂內(nèi)部有永久微孔，無論是濕態(tài)或干態(tài)比凝膠樹脂有更多、更大的孔道，表面積大，離子容易遷移擴(kuò)散，富集速度快?？讖狡骄鶠?00Å—1000Å，適用于無機(jī)、有機(jī)離子，特別適用于大分子物質(zhì)的分離。可以應(yīng)用于水體系和非水體系。不需溶脹的情況下可以使用。耐氧化、耐磨、耐冷熱變化具有較高的穩(wěn)定性。,,,,樹 脂 的 網(wǎng) 絡(luò) 骨 架,圖

8、中以波形線條代表樹脂的骨架，活性基團(tuán)? 磺酸基（—SO3H）。,聚苯乙烯型磺酸基陽離子交換樹脂,,2. 樹脂分類按選擇性,按結(jié)構(gòu),活性離子為陽離子，稱陽離子交換樹脂， 與陽離子發(fā)生交換活性離子為陰離子，稱陰離子交換樹脂， 與陰離子發(fā)生交換,,離子交換樹脂的命名方式： 離子交換產(chǎn)品的型號以三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成第一位數(shù)字代表產(chǎn)品的分類第二位數(shù)字代表骨架的差異第三位數(shù)字為順序號用以區(qū)別基團(tuán)、交聯(lián)劑等的差異。,,凝膠型離子交換樹

9、脂的型號由四個數(shù)字組成：,,001×7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂(其交聯(lián)度為7)，圖解如下：,,大孔型離子交換樹脂的型號,D 20l大孔型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂(交聯(lián)度沒有標(biāo)出)，圖解可下：,,,,國外一些產(chǎn)品用字母C代表陽離子樹脂（C為cation的第一個字母），A代表陰離子樹脂（A為Anion的第一個字母）如Amberlite的IRC和IRA分別為陽樹脂和陰樹脂，亦分別代表陽樹脂和陰樹脂。,制造廠家,離子交換樹脂

10、在國內(nèi)外都有很多制造廠家和很多品種國內(nèi)制造廠有數(shù)十家，主要的有上海樹脂有限公司、南開化工廠、安徽皖東化工有限公司，浙江爭光實業(yè)股份有限公司、晨光化工研究院樹脂廠、江蘇色可賽思樹脂有限公司等國外較著名的如美國Rohm & Hass公司生產(chǎn)的Amberlite系列、Success公司生產(chǎn)Ionresin系列、Dow化學(xué)公司的Dowex系列、法國Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，還有Ionac系列、All

11、assion系列等樹脂的牌號多數(shù)由各制造廠或所在國自行規(guī)定,（二）多糖類基質(zhì),多糖類基質(zhì)：以多糖材料為基體，通過接枝引入交換基團(tuán)而制成的離子交換材料。其基質(zhì)是天然的或人工合成的、與水結(jié)合力較大的物質(zhì)。常用的基質(zhì)材料有纖維素、交聯(lián)纖維素、交聯(lián)葡聚糖、交聯(lián)瓊脂糖。廣泛用于生物大分子如酶、核酸、多糖及具有生物活性的小分子（如寡糖等）的分離和純化。,骨架：纖維素 分類：陽離子交換纖維素和陰離子交換纖維素兩類 特點：骨架

12、松散、親水性強、表面積大、交換容量大、吸附力弱、交換和洗脫條件溫和、分辨率高 常用的離子交換纖維素有： 甲基磺酸纖維素、羧甲基纖維素(CM-C)、二乙基氨基乙基纖維素（DEAE-C）,離子交換纖維素,骨架：葡聚糖凝膠(sephadex )，根據(jù)功能基團(tuán)的不同，亦可分為陽離子交換和陰離子交換劑 特點：除了具有離子交換功能以外，兼有分子篩的功能，提高了分離的效率 常用的葡聚糖凝膠離子交換劑：CM-sephad

13、ex C-25、DEAE-sephadex A-25等羧甲基(CM)、二乙基氨基乙基（DEAE）C代表陽離子樹脂（C為cation的第一個字母）A代表陰離子樹脂（A為Anion的第一個字母）,離子交換葡聚糖,離子交換瓊脂糖凝膠,骨架：瓊脂糖凝膠(sepharose)，根據(jù)功能基團(tuán)的不同，亦可分為陽離子交換和陰離子交換劑 特點：除了具有離子交換功能以外，兼有分子篩的功能，提高了分離的效率,二、離子交換基團(tuán),陽離子交換劑的可

14、解離基團(tuán)：磺酸、磷酸、羧酸和酚羥基等酸性基團(tuán)。陰離子交換劑的可解離基團(tuán)：伯胺、仲胺、叔胺和季胺等堿性基團(tuán)。,陽離子交換劑　交換陽離子，活性基團(tuán)為酸性；根據(jù)具有離子交換能力的pH范圍不同，分為 強酸性和弱酸性陽離子交換劑強酸性陽離子交換樹脂（磺酸基和次甲基磺酸基） 反應(yīng)簡式：R—SO3H?R—SO3-+H+ R—SO3H+Na+?R—SO

15、3Na+H+,,弱酸性陽離子交換樹脂 （—COOH,—COH2COOH,—C6H5OH等弱酸性集團(tuán)） 反應(yīng)簡式：R—COOH+Na+?R—COONa+H+弱酸型樹脂因?qū)+的親和力大,不能在酸性溶液中使用,但選擇性高.羧基pH > 4;酚基pH > 9.5才具交換能力.,陰離子交換劑交換陰離子，活性基團(tuán)為堿性。根據(jù)具有離子交換能力的pH范圍不同，分為強堿性和弱堿性陰離子交換劑。強堿性陰

16、離子交換樹脂（季銨基團(tuán)） 反應(yīng)式：R—NR3OH?R—NR3++OH- R—NR3OH+Cl-?R—NR3+Cl-+OH-弱堿性陰離子交換樹脂（伯胺，仲胺）,主要離子交換基團(tuán)及其結(jié)構(gòu),,陽離子交換劑,,陰離子交換劑,,可將離子交換樹脂轉(zhuǎn)變,三、離子交換樹脂的理化性能及其測定方法,對樹脂的一般要求：（1）機(jī)械強度：膨脹度大，交聯(lián)度小的樹脂強度差。（2）化學(xué)穩(wěn)定性：主要指耐化學(xué)試

17、劑、耐氧化、耐輻射的性能。（3）大小及形狀：制成球形，其直徑為0.2-1.2mm。球形的優(yōu)點是增大比表面積、提高機(jī)械強度和減少流體阻力。（4）色澤：普通凝膠型樹脂是透明的球珠，大孔樹脂呈不透明的霧狀球珠。隨合成原料、工藝條件不同，樹脂的顏色也有所不同，一般有黃、白、黃褐、紅棕等幾種顏色。,樹脂理化性能,含水量顆粒度膨脹度樹脂的密度滴定曲線離子交換容量,1. 含水量,定義：樹脂顆粒在水中吸收水分達(dá)到平衡后用離心法在規(guī)定轉(zhuǎn)速和

18、時間內(nèi)除去外部水分，得到含平衡水的濕樹脂，然后105℃烘干，比較烘干前后的重量，即得到平衡含量占濕樹脂的重量百分?jǐn)?shù)，這就是含水量。含水量的大小取決于親水基團(tuán)的多少及樹脂孔隙的大小。對凝膠型樹脂，交聯(lián)度對含水量的影響比較大。樹脂內(nèi)部溶脹水的含量影響：交聯(lián)度、親水基團(tuán)數(shù)目一般的商品樹脂，每克干樹脂可吸附0.5~1.0克水分，交聯(lián)度較低的樹脂，每克吸附1.0~3.0克水分。,2. 顆粒度,顆粒度：反應(yīng)樹脂顆粒大小和粒徑分布。顆粒度一

19、般以有效粒徑和勻度系數(shù)來表示。有效粒徑：指保留90%樣品質(zhì)量的篩子孔徑。勻度系數(shù)：保留40%樣品質(zhì)量的篩孔徑與保留90%樣品質(zhì)量的篩孔徑之比。其值愈小表示粒度分布愈均勻。,吸水后體積增大的現(xiàn)象。膨脹度用膨脹率表示：,膨脹的原因 水?dāng)U散到樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔發(fā)生溶脹； 活性基團(tuán)離解形成水合離子。 影響因素 樹脂交聯(lián)度：交聯(lián)度越大，膨脹率越低。 活性基

20、團(tuán)：離解程度越大，膨脹率越大； 可交換離子：水合半徑越大，膨脹率越高。,,3. 膨脹度,表觀密度：指樹脂在交換柱中的裝填密度。,4. 樹脂的密度,,一般離子交換樹脂的 表觀密度為：0.6 ～ 0.9 g/mL; 真密度為：1.2 ～ 1.4 g/mL.,真密度：指樹脂顆粒本身密度。,,5. 滴定曲線,與無機(jī)酸堿一樣，離子交換樹脂是不溶性的多元酸或多元堿，同樣具有滴定曲線。滴定曲線能定性地反映樹脂活性基團(tuán)

21、的特征，從滴定曲線圖譜便可鑒別樹脂酸堿度的強弱。,各種離子交換樹脂滴定曲線,001×12陽樹脂,,,311×4陽樹脂,對于強酸性或強堿性樹脂，滴定曲線有一段是水平的，到某一點即突然升高或降低，這表示樹脂上的功能團(tuán)已經(jīng)飽和；而對于弱堿或弱酸性樹脂，則無水平部分，曲線逐步變化。由滴定曲線的轉(zhuǎn)折點，可估計其總交換量；曲線還表示交換容量隨pH的變化，不同類型離子交換樹脂的有效pH范圍。所以滴定曲線較全面地表征樹脂功能

22、團(tuán)的性質(zhì)。,6. 離子交換容量,離子交換容量：即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，反應(yīng)離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能。有總交換容量、工作交換容量和再生交換容量三種表示方法?？偨粨Q容量：表示每單位數(shù)量樹脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。工作交換容量：表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件（如溶液的組成、流速、溫度等因素）等有關(guān)。再生交換容量：表示在一定的再生劑量條件

23、下所取得的再生樹脂的交換容量，表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。,工作交換容量 < 總交換容量再生交換容量 ＝ 總交換容量×（50%-90%）工作交換容量＝ 再生交換容量×（30%-90%）,,總原則：親和力與水合離子的半徑、電荷及離子的極化程度有關(guān)。水合離子的半徑越小，電荷越高，離子的極化程度越大，其親和力也越大。示例：Li+，Na+，K+的水合離子的電荷數(shù)目相同，但它們水合離子半徑依次減小，樹脂

24、對它們親和力依次增強。,,,7. 離子交換樹脂的吸附選擇性,7. 離子交換樹脂的吸附選擇性,離子交換樹脂對溶液中不同離子有不同的親和力（1）離子半徑水化半徑較小的離子較易吸附（2）離子化合價對陽離子的吸附，高價離子優(yōu)先吸附,,（3）溶液的酸堿度弱酸性樹脂在堿性條件下才能起交換作用弱堿性樹脂在酸性條件下才能起交換作用由于弱酸性樹脂在酸性或中性下，電離度小，氫離子不易游離，交換容量低,,（4）樹脂的交聯(lián)度、膨脹度和分子篩

25、交聯(lián)度大、膨脹度小的樹脂選擇性較好對于大離子，樹脂要有一定的膨脹度，才能允許大分子進(jìn)入到樹脂內(nèi)部膨脹度大，選擇性就低,影響交換容量的兩因素：選擇性：膨脹度增加，選擇性低，促使樹脂吸附量降低空間大小：膨脹度增加，空隙大，允許大分子自由進(jìn)入樹脂內(nèi)部，樹脂吸附量增加當(dāng)膨脹系數(shù)較小時，空間效應(yīng)占主要地位，交換容量隨膨脹系數(shù)而增加當(dāng)膨脹系數(shù)達(dá)到一定時，樹脂內(nèi)部為大分子所達(dá)到的程度變化不大，選擇效應(yīng)占主要地位，交換容量隨膨脹系數(shù)而降

26、低,,分子篩若增大樹脂的交聯(lián)度，有機(jī)分子便不能進(jìn)入樹脂內(nèi)部，但無機(jī)離子不受阻礙，利用這一原理將大分子和無機(jī)離子分開的方法,,（5）樹脂和交換離子間的輔助力庫侖力：離子交換主要借助于離子間的庫侖力，對于小分子的無機(jī)離子以庫侖力為主氫鍵：對一些生物大分子，還可產(chǎn)生氫鍵、范德華力等范德華力,,（6）有機(jī)溶劑的影響降低有機(jī)離子的選擇性，易于吸附無機(jī)離子原因：1、由于有機(jī)溶劑的存在，使離子溶劑化程度降低，而無機(jī)離子的降低程度更大2

27、、有機(jī)溶劑會降低離子的電離度，對有機(jī)離子的影響更大?；谠撔再|(zhì)，可利用有機(jī)溶劑從樹脂上洗脫難洗脫的有機(jī)物質(zhì),第三節(jié) 離子交換原理,離子交換平衡離子交換速度,一、離子交換平衡,任何離子型的化合物所進(jìn)行的離子交換反應(yīng)都是可逆反應(yīng)。R-—H++Na+Cl-?R—Na++H+Cl-平衡常數(shù) K=K越大，表示正反應(yīng)越容易進(jìn)行，逆反應(yīng)越困難。離子交換色譜被洗脫的能力決定于各種洗脫反應(yīng)的平衡常數(shù)。,,陰離子交換： R+

28、U-+X-?R+X-+U-平衡常數(shù) KXU-=陽離子交換： R-U++X+?R-X++U+平衡常數(shù) KXU+=,,,二、離子交換速度,交換機(jī)理影響交換速度的因素,,1) A+自溶液中擴(kuò)散到樹脂表面2) A+從樹脂表面進(jìn)入樹脂內(nèi)部的活性中心（慢）3) A+與RB在活性中心上發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)4) 解吸附離子B+自樹脂內(nèi)部擴(kuò)散至樹脂表面（慢）5) B+離子從樹脂表面擴(kuò)散到溶液中,A+ + RB

29、 RA+ B+,,,（一）交換機(jī)理,離子交換過程,,外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散交換反應(yīng),,內(nèi)部擴(kuò)散控制：一般說來，液相速度越快或攪拌越激烈，濃度越濃，顆粒越大，吸附越弱，越是趨向于內(nèi)部擴(kuò)散控制。外部擴(kuò)散控制：相反液體流速慢，濃度稀，顆粒細(xì)，吸附強，越是趨向于外部擴(kuò)散控制。當(dāng)樹脂吸附抗生素等分子時，由于在樹脂內(nèi)擴(kuò)散速度慢，常常為內(nèi)部擴(kuò)散控制。,,,（二）影響交換速度的因素,,第四節(jié) 離子交換過程,樹脂的選擇樹脂預(yù)處理離子交換吸附洗脫

30、再生,一、樹脂的選擇,,,,離子交換樹脂脫色的原理基于絕大多數(shù)色素是陰離子型的，故可以用氯式陰離子交換樹脂中的氯離子與色素交換，達(dá)到脫色的目的。,二、樹脂預(yù)處理,新樹脂中常含有少量的沒有聚合好的低聚合物和未參加聚合反應(yīng)的物質(zhì)當(dāng)樹脂與水、酸、堿或其它溶液接觸時，上述物質(zhì)就會轉(zhuǎn)入溶液中影響出水水質(zhì)，新樹脂還可能含有鐵、銅及鉛等無機(jī)雜質(zhì)因此新樹脂在使用前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，除去樹脂中的可溶性雜質(zhì)同時經(jīng)過預(yù)處理，不僅可以提高樹脂穩(wěn)定性，還

31、可以起到活化樹脂，提高其工作交換容量的作用,二、樹脂預(yù)處理,將樹脂裝入容器內(nèi)，以小流量操作對容器內(nèi)樹脂進(jìn)行反洗，以除去在樹脂生產(chǎn)過程中未參加反應(yīng)的剩余物質(zhì)和制造過程中混入的雜質(zhì)，反洗以排水清為止用5%的HCI溶液浸泡樹脂4小時，然后進(jìn)行水沖洗至中性。酸處理的目的是為了除去樹脂中的無機(jī)雜質(zhì)2%的NaOH溶液浸泡樹脂4小時，放掉堿液后沖洗樹脂至排水接近中性。堿處理主要是為了出去樹脂中的有機(jī)物經(jīng)上述處理后，將原再生系統(tǒng)恢復(fù)，用大反

32、洗再生劑量對床體進(jìn)行正常步驟的再生操作，之后即可投入運行,二、樹脂預(yù)處理,預(yù)處理：先用水洗(反洗)，然后用1moL/L的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2～4h樹脂的預(yù)處理 凝膠樹脂水浸泡（1—2d）2—3倍2mol/L HCl浸泡（ 1—2d）水洗至中性得H+陽離子交換樹脂或Cl-陰離子交換樹脂（可以繼續(xù)使用NaCl或NH4Cl溶液處理）,,,,,三、離子交換吸附,溶液中待交換離子與樹脂上的活性離子發(fā)生交換反應(yīng)的

33、過程總原則：使盡可能多的待交換離子吸附到樹脂上，同時保證其選擇性合適的pH值在被吸附物穩(wěn)定的范圍內(nèi)使被吸附物能離子化使樹脂能離子化,,交換過程：將欲分離的試液緩慢注入交換柱內(nèi)，并以一定的流速由上向下流經(jīng)柱子進(jìn)行交換。始漏量：隨著試液不斷地流經(jīng)柱子，交換了的樹脂層越來越厚，繼續(xù)加試液于交換柱中，則流出液中開始出現(xiàn)末被交換的離子．此時交換過程達(dá)到了“始漏點”，被交換到柱上的離子的量(mmol)稱為該交換柱在此條件下的“始漏量”

34、。交換容量與始漏量：交換柱的總交換容量大于始漏量。（由于達(dá)到始漏點時，柱上還有未交換的樹脂）。,交換過程示意圖,交界層：部分被交換的樹脂層稱為交界層交界層寬度越窄愈好當(dāng)達(dá)到始漏點時，應(yīng)停止交換，轉(zhuǎn)為洗脫,洗滌過程： 將離子交換樹脂柱上的殘留試液（包括未與樹脂發(fā)生交換作用的物質(zhì)）及被樹脂交換出的離子洗去的過程。洗滌劑：不含試樣的其它成分及酸度與試樣溶液相同的“空白”試液或水。,,四、洗脫,洗脫條件總的選擇原則：盡量使溶

35、液中被洗脫離子的濃度降低，以使得樹脂上的被洗脫離子溶液解吸。洗脫的實質(zhì)：是用親和力更強的同性離子取代樹脂上吸附目的產(chǎn)物；降低吸附離子的親和力如離子交換法提取谷氨酸，使用親和力比谷氨酸陽離子強的Na+或NH4+溶液，洗脫陽離子交換樹脂吸附的谷氨酸離子。,洗脫(淋洗)過程： 將交換到樹脂上的離子，用洗脫劑(或淋洗劑)置換下來的過程，是交換過程的逆過程。洗脫曲線(淋洗曲線)： 以流出液中該離子濃度為縱坐標(biāo)，洗脫液體積為橫坐標(biāo)

36、作圖，可得到如圖8—3根據(jù)洗脫曲線。幾種離子同時被交換在柱上，洗脫過程也就是分離過程： 親和力小的離子先被洗脫而親和力最大的離子后被洗脫。,,,洗脫過程和洗脫曲線,V1：開始流出被交換上離子的洗脫液體積。V2：流出的洗脫液中檢測不到被交換離子的洗脫液體積,,,五 樹脂再生,再生目的：離子交換樹脂使用一段時間后，吸附的雜質(zhì)接近飽和狀態(tài)，就要進(jìn)行再生處理，使之恢復(fù)原來的組成和性能樹脂再生：將樹脂恢復(fù)到交換前的形式．這個過程稱

37、為樹脂再生。有時洗脫過程就是再生過程。陽離子交換樹脂可用3mol/L鹽酸處理，將其轉(zhuǎn)化為H+型；陰離于交換樹脂可用l mol/L氫氧化鈉處理，將其轉(zhuǎn)化成OH-型備用。,,樹脂的再生特性與它的類型和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系：強酸/強堿樹脂再生比較困難，再生劑量比理論值高相當(dāng)多；弱酸/弱堿性樹脂則較易再生，再生劑量只需稍多于理論值。大孔型和交聯(lián)度低的樹脂較易再生，而凝膠型和交聯(lián)度高的樹脂則要較長的再生反應(yīng)時間。,再生劑的種類應(yīng)根據(jù)樹脂的離

38、子類型來選用，并適當(dāng)?shù)剡x擇價格較低的酸、堿或鹽鈉型陽樹脂可用NaCl溶液再生，用量為其交換容量的2倍 氫型陽樹脂用強酸再生，鹽酸或硫酸氯型堿性樹脂，主要以NaCl  溶液來再生，但加入少量堿有助于將樹脂吸附的色素和有機(jī)物溶解洗出OH型堿陰樹脂則用4%NaOH溶液再生,第五節(jié) 在食品工業(yè)中的應(yīng)用,一、脫色除雜蔗糖工業(yè)果汁脫苦金屬離子的去除,二、食品成分的分離提純,味精糖醇有機(jī)酸食用香料,三、生物大分子物質(zhì)提

39、取、分離和純化,酶制劑活性多糖提取,四、水處理,鹽溶液中有用元素的提取和回收水的軟化除鹽水、純水、高純水的制備工業(yè)廢水的處理,五、在食品分析中的應(yīng)用,,摘 要：蔗糖糖漿的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，為了優(yōu)化液體糖漿生產(chǎn)工藝，采用離子交換樹脂進(jìn)行蔗糖糖漿脫色從三種樹脂中選擇D730作為脫色樹脂并在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面試驗優(yōu)化脫色工藝條件；確定最佳工藝參數(shù)為:進(jìn)樣錘度50～55，溫度50～60℃，pH 7.8～8.2，流速1

40、.5～2.0BV/h經(jīng)該工藝處理后的糖漿脫色效果好，再經(jīng)過脫鹽濃縮處理后的液體糖，可以達(dá)到QB/T4093-2010標(biāo)準(zhǔn)要求。,,,,,,離子交換樹脂脫色的原理基于絕大多數(shù)色素是陰離子型的，故可以用氯式陰離子交換樹脂中的氯離子與色素交換，達(dá)到脫色的目的。,2.2.3 樹脂預(yù)處理及再生復(fù)蘇脫色樹脂使用前必須進(jìn)行預(yù)處理，其具體操作為：首先將一定量樹脂裝入容器中，用清水反復(fù)沖洗至水澄清為止其次用兩倍體積的8%-10%的NaCL溶液浸泡

41、約24h，然后用清水洗至樹脂無色無味，裝柱最后先通入約兩倍樹脂體積的4%的HCL，用后一倍體積的鹽酸溶液浸泡樹脂4-8h，用清水洗至pH為3左右再通入約兩倍樹脂體積的4%NaOH，用后一體積的氫氧化鈉溶液浸泡樹脂4-8h，用清水洗至pH為10左右。備用。,脫色樹脂一般采用堿性氯化鈉溶液進(jìn)行再生具體方法是：先用去離子水反洗被污染的樹脂，至出水無色澄清為止然后通入3倍樹脂體積的8%-10% NaCL + 2% - 4%NaOH混合

42、液，溫度40℃左右，流速約為4m/h，用最后一個床體積的混合液浸泡樹脂12h左右然后用去離子水清洗；再生完全后可再次投入使用。,,,,,,,,,,,結(jié)論本試驗對離子交換樹脂在液體糖脫色中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過樹脂的選型試驗，綜合考慮樹脂的吸附能力和再生能力，確定了D730為最佳脫色樹脂；通過單因素優(yōu)化試驗、響應(yīng)面實驗設(shè)計分析以及樹脂的動態(tài)吸附試驗，最終確定了最佳脫色工藝參數(shù)為: 進(jìn)樣錘度50～55，溫度50～60℃，pH 7.8

43、～8.2，流速1.5～2.0BV/h，最大上樣量為5倍樹脂體積。經(jīng)該工藝處理后的糖漿脫色效果較好，再經(jīng)過脫鹽濃縮處理后的液體糖，可以達(dá)到QB/T4093-2010標(biāo)準(zhǔn)要求。,,,,,,,,,,離子交換樹脂 > 核級樹脂系列 核電站因具有安全、清潔、節(jié)約能源等特點，核工業(yè)在國防和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也具有重要的地位和作用。因此，大力發(fā)展核電，不僅對解決我國長期能源緊張有積極意義，而且也是在和平時期保持我國戰(zhàn)略威懾能力的理想途徑。

44、 核電站的水處理與普通電站所遇到的完全不同，在核電站回路中，以及在所有活性必須被消除的環(huán)境中，絕對必要的是，所用樹脂必須不釋放任何能引起沉淀和腐蝕的離子或物質(zhì)。因此，核級樹脂必須具有極高的穩(wěn)定性，必須達(dá)到非常高的再生水平，必須具有極高的純度。,,離子交換樹脂 > 脫色用樹脂系列 c尤其當(dāng)溶液處于中度著色狀態(tài)時，其脫色效果遠(yuǎn)優(yōu)于通常使用的活性炭，且不影響被處理物的品質(zhì)。 離子交換樹脂可以設(shè)在活性炭脫色之后作精脫色