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干货|离子交换树脂的作用

2023-03-15838


离子交换树脂



离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物,在其分子结构中,一部分为树脂的基体骨架,另一部分为由固定离子和可交换离子组成的活性基团。


可通过选择、交换、吸附和催化的反应,去除干扰组分、富集微量组分,来实现净化水、脱盐、脱色、分离、精制等目的。


目前离子交换树脂广泛应用在水处理、化工、冶金、食品、制革、超纯制药等众多领域。


水处理


水处理行业是离子交换树脂应用较早的领域之一,并且对于离子交换树脂的需求量很大约占离子交换树脂生产量的90%。


在给水处理中,离子交换树脂可用于水质软化和脱盐、制取软化水、纯水和超纯水。


例如日常生活中常见的中央软水机,就是利用离子交换树脂,以离子交换的方式去除水中Ca2+、Mg2+等硬度离子,软化硬水;常规工业用水中,锅炉用水的软化是采用特定的阳离子树脂交换,使用钠离子将水质中的钙镁离子置换出来,从而达到软水处理的目的;洗碗机加盐也是同样的道理。




在废水处理中,主要利用离子交换树脂中的可交换离子和废水中的重金属离子发生交换反应,降低废水中的重金属浓度,从而来实现可深度净化。


阳离子交换树脂在废水处理中有着处理效率高,能实现多金属回收利用的优点。


如Tulsimer ®CH-90Na螯合树脂,特定重金属离子的特点,利用螯合树脂的特种功能基团与重金属离子形成络合物的特性,实现重金属离子的回收利用及深度去除。


尤其在镍离子及络合态镍(柠檬酸、醋酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、羟基乙酸等,以及锌镍合金、镍铵络合物等)的处理方面有强的结合作用和应用优势,适合在酸性环境(pH值3左右)下直接对镍吸附。


化工行业


离子交换树脂除了用作离子交换剂之外,还可以用作催化剂,它不仅有优良的催化作用,在某种场合下还表现出独特的催化效能。


在有机合成中常用酸和碱做催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。离子交换树脂与无机酸、碱比较,催化剂同反应物容易分离、再生及多次利用,反应完成后,体系不必中和,产物往往无需进一步纯化,并且腐蚀作用小,选择性高,副产物少,因此能够更大程度地简化工序,减少设备费用和生产成本,实现连续工艺,从而提高产品质量和产量的同时,减少甚至是避免对环境产生污染。


甲基叔丁基醚(MTBE)的制取,就是用大板孔离子交换树脂作催化剂,由异丁烯与乙醇反应而成,替代了原来的可对环境造成污染的四乙基铅。


如Tulsimer ®  T-62 MP DRY 是强酸型阳离子交换树脂,加载在聚合物基质上的酸性官能团与同类型的矿物质酸具有相同的化学性质,具有优良的机械坚强度,耐磨性和对较温度、氧化性、溶剂等的适应性。


特别适用于用氢离子做催化剂的有机化学反应中,代替H2SO4或者HCl等矿物质酸,由于其大孔的特性,能够使大量的催化剂位点参与到催化反应中去。



食品行业


在食品行业中,离子交换树脂除制取专用给水、处理废水外,还可应用于糖、味精、酒、饮料等的去盐、脱色、分离、提纯、催化等方面。


糖在生产制造过程中需要脱色处理,然而糖液的色素种类很多,结构也较为复杂,其中多以有机阴离子或两性离子存在,用大孔氯型强碱阴离子树脂可有效脱色,也可用+H型强酸阳性离子树脂,或者是阴离子树脂配合使用。


例如Tulsimer ®A-722制糖脱色树脂是一款具有便于颜色和有机物去除的控制孔径的,专门开发的大孔强碱性Ⅰ型阴离子交换树脂;Tulsimer ® A-30 MP  丙烯酸大孔强碱性阴离子交换树脂Ⅰ型,由于其本身的无裂纹性质而具有优良的物理特性,使用寿命长,交换能力强,冲洗要求低,再生效率高,并且很容易用碱性盐溶液再生。



使用离子交换树脂脱色不但效果好、耗水少,而且操作简单,易于自动化。


另外果糖浆的制造是由苞米中萃取出淀粉后,再经水解反应,产生果糖与葡萄糖,然后经离子交换法处理,可以转化成果糖浆。


医药领域


在生物制药领域,由于离子交换树脂的吸附效果好,且有一定的选择性,所以可以将液体中的离子吸附,释放出对人体无害的离子,达到净化液体的目的。


离子交换树脂可广泛应用于药物的精制纯化,药物的脱盐、吸附分离、脱色、提取中草药的有效成分等。


在药物精制纯化方面,将药液中的一些成分,转化为离子的形式,然后用树脂与其进行交换,将液体中低浓度的成分经过吸附,达到纯化精制的目的。


除此之外,离子交换树脂还可用于药物的脱盐、吸附分离、脱色、提取中草药的有效成分,随着科学技术的进步和发展,逐步用于缓控释给药系统和靶向给药系统。


例如Tulsimer®335 是氢形式的高纯度交联聚丙烯酸酯共聚物,在药物制剂中,用以掩盖各种苦味剂分子的味道。



Tulsimer®412H,是根据GMP在FDA批准,ISO 9001:2000和ISO 14001认证的工厂生产的,一般用于减少胆汁酸和降低胆固醇的血液,也用于制备缓释制剂。





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科海思(北京)科技有限公司成立于2010年,致力于环保技术革新,围绕企业在废水处理、资源回收、净水处理、危废处理、工艺缺陷等环境治理过程中成本高、难度大、稳定性差的现状,为企业提供更高效、可持续、高回报的解决方案。


2011年科海思与美国Thermax集团、德国WATCH集团合作成为其中国区总代理,将“特种离子交换树脂”引进国内,基于国情进行工艺创新,不断进行科技创新和技术升级。在推广实践中,倡导 “环保治理价值化”新理念,在治理的同时进行废物资源再生,将企业环保建设从单纯投入转为开源投资。