离子交换综述

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,1.3离子交换的特点,1.2离子交换剂种类,1.1离子交换原理,1,1.1离子交换原理,离子交换是两种以上离子性物质之间相互交换的过程，是物质运动的一种形式，,一般指水溶液中的溶质解离为离子，其中带一种电荷的离子与固相离子交换剂所携带的同种电荷离子，通过固一液两相间离子相互交换而达到物质分离的过程。它是利用离子交换剂为固定相，根据溶质离子所带电荷与离子交换剂之间静电相互作用力的差别进行溶质分离的一种层析方法。,2,1.2离子交换剂种类,离子交换树脂是一种在交联聚合物结构中含有离子交换基团的功能高分子材料,3,1.3,离子交换的特点,成本低、设备简单,不用或少用有机溶剂,易于工业放大,交换剂使用寿命长，选择性高,能够在常温下进行，节省消耗,产品的纯度高,4,2.5,从矿物浸出液中提取金属,2.4生物碱的提取,2.3抗生素的提取,2.2氨基酸的分离,2.1污水的处理,2、离子交换的应用现状和研究进展,2.6糖类物质的纯化脱色,5,2.1污水的处理,随着现代工业的发展，工业废水的排放量日渐增加，重金属的污染问题也成为了摆在人们面前的难题，纵然污染越来越严重，治理的技术也越来越高新。目前主要的手段有沉淀法、膜处理技术、微生物处理技术、离子交换法等，其中离子交换树脂处理废水的应用也备受关注。离子交换树脂中含有的氨基、羟基等活性基团，可以与重金属离子进行螯合交换反应，从而去除废水中重金属离子，离子交换树脂交换吸附饱和后进行再生。再生是利用再生剂中的离子在浓度占绝对优势的情况下，将离子交换树脂上的离子洗脱下来，使离子交换树脂恢复其交换能力。,6,离子交换过程,步骤4,步骤3,步骤5,步骤6,步骤7,步骤2,重金属离子通过静止液膜扩散到树脂表面,扩散进入的重金属离子与树脂上的可交换离子发生交换,交换下的离子在树脂内部扩散,重金属离子在树脂内部进一步扩散,交换下的离子通过静止液膜扩散进入溶液,交换下的离子在溶液中对流扩散,步骤1,废水中的重金属离子通过对流和扩散到达树脂表面的静止液膜,7,污水的处理,离子交换过程的总速度取决于上述步骤中最慢的步骤，一般情况下，步骤速度相对较快，可忽略不计 步骤一般称为外扩散，步骤为内扩散，步骤为离子交换化学反应。,8,污水的处理,用离子交换处理废水时，对于不同的重金属离子要选择恰当的树脂类型，并且要确定合适的外界条件，同时要对pH和接触时间进行控制，以期达到最好的处理。含有SO-2H+基团阳离子交换树脂,对Pb2+离子具有选择性高、交换容量大和吸附-解吸过程可逆性好的特点；Imac TMR树脂对Hg2+有很强的亲合力；Dowex50W -X4和Purolite S -950等阳离子交换树脂去除废水中的Cd2+；离子交换技术处理废水后，净化得到的水中含有的重金属含量明显低于化学沉淀法处理后的含量，同时，处理完后的树脂可以在一定的条件下将吸附的重金属离子洗脱下来，避免了重金属的再次污染，而且树脂也恢复了其交换能力。,9,2.2氨基酸的分离,氨基酸的种类有20种，是蛋白质的基本组成单位，在人体中有着重要的生理功能，广泛应用于食品、药品等行业。氨基酸含有胺基和羧基，因此它是属于两性物质，在不同的条件下会以阳离子或则阴离子存在，利用阳离子交换树脂或者阴离子交换树脂都可以分离提纯氨基酸，如今，研究合适高效的方法对氨基酸进行分离提纯是很必要的,10,2.3抗生素的提取,抗生素是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。抗生素主要由发酵法制取，在发酵液中的浓度很低，利用离子交换法可以选择性的分离多种离子型抗生素，不仅回收率高，产品纯度也很高，大孔树脂已逐渐取代活性炭和等经典的吸附剂，在抗生素制备工艺中显示出愈来愈重要的作用，已有150种左右的新抗生素在分离纯化中应用了大网格吸附树脂,。,11,2.4生物碱的提取,生物碱是一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，生物活性显著，是中草药中重要的有效成分之一。生物碱在溶液中以阳离子形式存在，因此可以用阳离子树脂或者大孔树脂吸附分离，树脂吸附生物碱后可以根据各组分的碱性差异进行洗脱，从而达到提纯分离的目的。,12,2.5从矿物浸出液中提取金属,离子交换树脂可以在稀溶液中富集金属离子，不同的树脂对于离子也有选择性吸附，因此离子交换树脂在低品位矿物的浸出液中提取纯化金属的应用特别广泛，树脂吸附离子后经洗脱，再将洗脱液还原则得到高纯度的金属.,13,2.6糖类物质的纯化脱色,糖是人体所必需的一种营养，经人体吸收之后马上转化为碳水化合物，以供人体能量，糖的制备中总会带些盐类物质，并且制糖过程中会产生一些色素，如焦糖色素、拟黑素等，这些问题的存在都影响了糖的纯度，因此糖液的脱盐、脱色是极其重要的一步。糖类物质中含有醇羟基，可以用阴离子交换树脂吸附,14,3.离子交换动力学,15,3.离子交换动力学,离子交换动力学是描述离子交换过程行为的方程，通过求解确定离子交换过程的交换速率方程和各种重要参数，为工业生成中工艺操作条件、离子交换柱设计、设备选型等问题提供依据,。,16,总结,离子交换技术在世界各个国发展迅速，其出色的富集、分离、提纯、脱色、脱盐等效果在化工、食品、医药卫生、环境治理等方面得到了极大的运用。随着时代的发展，科技的进步，新型离子交换树脂的合成也会为离子交换的应用提供更广泛的空间。,17,