连续离子交换技术及其应用.ppt

连续离子交换技术及其应用.ppt

《连续离子交换技术及其应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续离子交换技术及其应用.ppt（79页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

连续离子交换技术及其应用连续离子交换技术及其应用连续离子交换技术及其应用连续离子交换技术及其应用主要内容1、离子交换技术概述及离子交换树脂、离子交换技术概述及离子交换树脂2、离子交换技术工作原理及装置分类、离子交换技术工作原理及装置分类3、连续离子交换技术概述、连续离子交换技术概述4、连续离子交换技术在功能糖中的应用、连续离子交换技术在功能糖中的应用5、连续离子交换技术的优势、连续离子交换技术的优势6、连续离子交换技术在其他方面的应用、连续离子交换技术在其他方面的应用第一节第一节离子交换技术概述及离子交换树脂离子交换技术概述及离子交换树脂一、离子交换技术的概述一、离子交换技术的概述11、定义、定义离子交换技术：

离子交换技术：

根据某些溶质能解离为根据某些溶质能解离为阳离子或阴离子的特性，利用阳离子或阴离子的特性，利用离子交换离子交换剂与不同离子结合力强弱的差异剂与不同离子结合力强弱的差异，将溶，将溶质暂时交换到离子交换剂上，然后用适质暂时交换到离子交换剂上，然后用适合的洗脱剂将溶质离子洗脱下来，将溶合的洗脱剂将溶质离子洗脱下来，将溶质从原溶液中分离、浓缩和提纯的操作质从原溶液中分离、浓缩和提纯的操作技术。

技术。

22、离子交换剂（、离子交换剂（ionexchangerionexchanger）离子交换法主要是基于一种合成材料作为吸着剂，成离子交换法主要是基于一种合成材料作为吸着剂，成为离子交换剂，以吸附有价值的离子。

为离子交换剂，以吸附有价值的离子。

.离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。

无机质类离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。

无机质类又可分天然的又可分天然的如如海绿砂海绿砂；人造的；人造的如如合成沸石合成沸石。

有机质类又分碳质和合成树脂两类。

其中碳质类如有机质类又分碳质和合成树脂两类。

其中碳质类如磺磺化煤化煤等；等；合成树脂合成树脂类分阳离子型类分阳离子型如强酸性和弱酸如强酸性和弱酸性树脂；阳离子型性树脂；阳离子型如强碱性和弱碱性树脂、两性如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。

树脂和螯合树脂等类。

二、离子交换树脂二、离子交换树脂1、离子交换树脂的发展背景、离子交换树脂的发展背景早在早在18501850年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交换现象，年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交换现象，但作为一种现代分离手段，是在但作为一种现代分离手段，是在2020世纪世纪4040年代人工合年代人工合成了离子交换树脂后的事。

成了离子交换树脂后的事。

离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，19351935年年英国的英国的AdamsAdams和和HolmesHolmes发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。

根据他们的脂领域，同时也开创了功能高分子领域。

根据他们的发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现工业工业化生产并在水的脱盐中得到应用。

化生产并在水的脱盐中得到应用。

19441944年年DDAlelioAlelio合成了合成了具有优良物理和化学性能具有优良物理和化学性能的的磺化苯乙烯磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。

，奠定了现代离子交换树脂的基础。

此后，此后，DowDow化学公司的化学公司的BaumanBauman等人开发了苯乙烯系等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；并实现了工业化；Rohm&Rohm&HassHass公司的公司的KuninKunin等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。

阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。

这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。

溶液的脱盐脱色等。

2020世纪世纪5050年代末年代末，国内外包括我国的南开大学化学系在内的诸，国内外包括我国的南开大学化学系在内的诸多单位同时多单位同时合成出了大孔型离子交换树脂合成出了大孔型离子交换树脂。

这是离子交换树脂发这是离子交换树脂发展史上的另一重大成果，展史上的另一重大成果，因此很快得到广泛的应用。

因此很快得到广泛的应用。

在在6060年代后期年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到了，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到了进一步的发展，更为突出的是进一步的发展，更为突出的是应用得到迅速的发展应用得到迅速的发展。

除了传统的。

除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。

的应用。

19641964年，英国还生产了一种均孔树脂年，英国还生产了一种均孔树脂，是一种交联度分布均匀的，是一种交联度分布均匀的凝胶型阴离子交换树脂，抗有机污然能力强，交换能力并不低于凝胶型阴离子交换树脂，抗有机污然能力强，交换能力并不低于一般的凝胶树脂，据报道用于水处理效果极好。

一般的凝胶树脂，据报道用于水处理效果极好。

2、离子交换树脂定义及组成、离子交换树脂定义及组成定义定义：

离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物，化学稳定性良好，剂的网状结构的功能高分子化合物，化学稳定性良好，且具有离子交换能力。

可以把离子交换树脂看作是固体且具有离子交换能力。

可以把离子交换树脂看作是固体的酸或碱。

的酸或碱。

组成组成：

离子交换树脂是由三部分组成的：

不溶性的离子交换树脂是由三部分组成的：

不溶性的三维空间网状结构构成的三维空间网状结构构成的树脂构架树脂构架，使树脂具有化学稳，使树脂具有化学稳定性；与骨架相连的定性；与骨架相连的功能基团功能基团；与功能基团所带电荷相；与功能基团所带电荷相反的可移动的离子，即反的可移动的离子，即活性离子活性离子。

离子交换树脂离子交换树脂3、离子交换树脂分类、离子交换树脂分类（11）按树）按树脂骨架化学成分脂骨架化学成分可分为：

苯乙烯型树脂；可分为：

苯乙烯型树脂；丙烯酸型树脂；酚醛型树脂；多乙烯多胺丙烯酸型树脂；酚醛型树脂；多乙烯多胺-环氧氯苯烷。

环氧氯苯烷。

（22）按制备树脂的）按制备树脂的聚合化学反应聚合化学反应分为：

共聚型树脂；分为：

共聚型树脂；缩聚型树脂。

缩聚型树脂。

（33）按骨架的）按骨架的物理结构物理结构可分为：

凝胶型树脂（微孔可分为：

凝胶型树脂（微孔型）；大网格树脂（大孔型）；均孔树脂；载体型树型）；大网格树脂（大孔型）；均孔树脂；载体型树脂。

脂。

11）凝胶型树脂）凝胶型树脂凡外观透明、具有凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构均相高分子凝胶结构的离子交换的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。

在水中会溶胀成凝树脂统称为凝胶型离子交换树脂。

在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。

在无水状态下，凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔。

在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过。

所以，分子无法通过。

所以，这类离子交换树脂在干燥条件这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能下或油类中将丧失离子交换功能22）大网格或大孔树脂）大网格或大孔树脂在大网格吸附剂上引入离子交换功能团所得。

在大网格吸附剂上引入离子交换功能团所得。

和通和通常凝胶树脂不同，常凝胶树脂不同，孔隙大，树脂内部表面积大孔隙大，树脂内部表面积大，因此，因此适宜吸附大分子和用作催化剂，且有适宜吸附大分子和用作催化剂，且有永久孔隙度永久孔隙度，即，即使完全失水也能维持其多孔结构和巨大的内部表面积，使完全失水也能维持其多孔结构和巨大的内部表面积，适用于非水溶液的交换，也适用于连续离子交换操作适用于非水溶液的交换，也适用于连续离子交换操作中。

中。

33）载体型树脂）载体型树脂主要用作液相色谱的固定相，主要用作液相色谱的固定相，一般是将离子交换树一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面制成脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面制成。

可经受液相色谱。

可经受液相色谱中流动介质的高压又具有离子交换功能。

中流动介质的高压又具有离子交换功能。

（44）按）按交换基团性质交换基团性质可分为可分为：

阳离子交换树脂：

阳离子交换树脂（强酸、弱酸）；阴离子交换树脂（强碱、弱碱）（强酸、弱酸）；阴离子交换树脂（强碱、弱碱）11）强酸型阳离子交换树脂强酸型阳离子交换树脂一般是以磺酸基一般是以磺酸基-SO-SO33HH为活性基团，使用时的为活性基团，使用时的PHPH没没有限制有限制22）弱酸型阳离子交换树脂弱酸型阳离子交换树脂功能团可以是功能团可以是-COOH-COOH、酚羟基、酚羟基-OH-OH等，这种树脂的电离程度小，等，这种树脂的电离程度小，交换性能和溶液的交换性能和溶液的PHPH有很大的关系，交换能力随溶液有很大的关系，交换能力随溶液PHPH的升高而的升高而提高，和提高，和HH+的结合能力强，故再生成氢型较容易。

的结合能力强，故再生成氢型较容易。

33）强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂根据功能团的不同可分为两型：

根据功能团的不同可分为两型：

型活性基团为型活性基团为-N（CH-N（CH33）33，碱碱性强，但再生困难；性强，但再生困难；型为型为-N（CH-N（CH33）22CC22HH44OHOH，稳定性差。

，稳定性差。

44）弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂功能团为功能团为RRNHNH22、RRNRNRHH和，和，RRNRNR”22或吡啶基等。

溶液或吡啶基等。

溶液PHPH越低，交换能力就越大。

越低，交换能力就越大。

4、树脂的命名、树脂的命名对离子交换树脂的命名，我国石油化学工业部早在对离子交换树脂的命名，我国石油化学工业部早在19771977年已制定了年已制定了离子交换树脂产品分类、命名及型离子交换树脂产品分类、命名及型号号部颁标准，根据离子交换树脂功能基性质不同将部颁标准，根据离子交换树脂功能基性质不同将其分为强酸、强碱、弱酸、弱碱、螯合、两性、氧化其分为强酸、强碱、弱酸、弱碱、螯合、两性、氧化还原等七类。

还原等七类。

具体的命名规定为具体的命名规定为：

离子交换树脂的全名由分类名称，：

离子交换树脂的全名由分类名称，骨架（或基团）名称，基本名称排列组成。

对大孔型骨架（或基团）名称，基本名称排列组成。

对大孔型离子交换树脂，在型号的前面加离子交换树脂，在型号的前面加“DD”表示，在型号的表示，在型号的后面用后面用“”接阿拉伯数字，表示交联度。

接阿拉伯数字，表示交联度。

v交联度数值交联度数值顺序号顺序号骨架代号骨架代号分类代号分类代号分类代号分类代号顺序号顺序号骨架代号骨架代号大孔型代号大孔型代号强酸性强酸性苯乙烯系苯乙烯系交联度为交联度为%顺序号为顺序号为0017交联度为交联度为7%的苯乙烯的苯乙烯烯凝胶型强酸性阳离子交换树脂烯凝胶型强酸性阳离子交换树脂315-大孔型丙烯酸弱碱大孔型丙烯酸弱碱性阴离子交换树脂性阴离子交换树脂大大孔孔型型凝凝胶胶型型离子交换树脂的命名5、树脂的合成方法、树脂的合成方法现有树脂的制造方法可以分为两类：

缩聚法和加聚法。

现有树脂的制造方法可以分为两类：

缩聚法和加聚法。

（11）缩聚法缩聚法：

有低分子产物（通常是水）产生，一般：

有低分子产物（通常是水）产生，一般稳定性较差，多半为无定形，稳定性较差，多半为无定形，以甲醛等作为交联剂，以甲醛等作为交联剂，交联度不易控制，反应复杂，交联度不易控制，反应复杂，结构不十分确定，且多结构不十分确定，且多为多功能团的。

为多功