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关于离子交换树脂的运用与再生分析
作者：庞慧 孔宁
来源：《山东工业技术》2017年第02期
摘 要：本文主要简单的介绍离子交换树脂的两种基本结构，进而分析它的应用领域以及再生方式。通过对离子交换树脂再生方式的介绍，了解不同的再生方式对于应用的帮助和影响，让离子交换树脂能更好的服务于我们的生活。 关键词：离子交换树脂；运用；再生；分析报告 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.200
在水处理中，离子交换树脂的应用领域非常广。涉及废水处理时，可清除废水中的有害物质，将具有价值的稀有元素、化学品、重金属进行回收；关于生物制药及化工方面，它能高效地进行分离、浓缩、提纯等；在对水的处理中，可分别用于水质的软化和脱盐，制出超纯水、软化水以及纯水；同时，离子交换工艺具备综合回收、提高效率、深层净化等优势。随着经济的发展，工业方面的发展及其要求高技术，环境废水的处理也变得越来越重要，工业用水对纯度有了越来越高的要求，这意味着离子交换技术必不可少。 1 离子交换树脂的基本结构
一般来说，离子树脂一般分为两种，大孔型和凝胶型两类。 1.1 大孔型
在产生聚合反应时加入致孔剂，树脂就会形成多孔密集的海绵状构架，内部有很多长期存在的细孔，最后进入交换基团制作而得。孔的表面积也可增大到1000m2/g，这非常利于离子交换时的接触，同时能有效地缩短了离子扩散的路程。它同时存在细孔和大孔，润湿树脂孔的孔直达100-500nm，它的数量和大小在制造的时候都能被控制。分子间范德华引力所产生的分子吸附作用，能够像活性炭那样吸附非离子性物质，将它的功能扩大，一些没有交换功能团的大孔型树脂也能吸附且分离多种物质，比如化工厂废水中的酚类物质。 1.2 凝胶型
凝胶型树脂属于高分子构架，在干燥的环境下，它里面没有毛细孔，它吸水的时候会膨胀，产生很多微小的间隙，一般称它为显微孔，平均孔径为2-4nm，这种树脂合适用于吸附无机离子，直径一般为0.3-0.6nm，但它无法吸附大分子有机物质，因为大分子有机物质的尺寸较大，就像蛋白质分子一般就有5-20nm，它无法进入这种树脂的显微孔中。 2 离子交换树脂的广泛运用
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2.1 环境保护
随着经济的发展，环境问题也日益突显，在很多备受关注的环境问题上，离子交换树脂都发挥了很大的作用。当前，许多非水溶液或水溶液中含有非离子物质和有毒离子，这些问题都可通过离子交换树脂解决，例如对电影制片里废液里有价值物质进行回收；除掉电镀废液里的金属离子。 2.2 水处理
硬水指的是水中的Ma2+、Ca2+含量超过了0.4mmd/L。当硬水中含有HCO3时，将它加热就会产生碳酸钙和碳酸镁的沉淀物质，锅炉使用这种硬水，结构随后就会产生，会造成一系列危害。这时离子交换法就能派上用场，它可以将硬水软化，将水中的Ma2+、Ca2+清除，水软化主要是减少水中的镁钙离子的含量，也是一种化学上的脱盐法，一些软化系统，不仅能除掉水中的碳酸盐，还能降低水中阴阳离子的含量。 2.3 食品加工
在制作味精、酒、糖这些工业中，离子交换树脂也是充分发挥着自己除味、祛色、提纯，分离和催化等长处，目前国内很多离子交换树脂的生产厂家也针对食品安全做出了适合食品生产的离子交换树脂。例如在制糖业中，我们所需材料糖浆盐分含量高、色素重，有公司针对这种情况研制出大孔型树脂用于木糖醇等糖类制品的提纯，脱色，这种树脂可以很好地去除饮料果汁中的酸性物质。随着人们的生活品质的提高，健康的生活理念已经深入人心，离子交换树脂在食品方面的应用将会越来越频繁，食品加工业将会是离子交换树脂应用中最有前景的领域。
2.4 医药与生物化学工程
琼脂糖系列是浙江争光实业股份有限公司的研发的一种树脂，它主要用在生物工程和医药中核酸DNA、多肽、抗原、抗体、蛋白质的纯化分离的树脂，它属于生物界高科技产品，被列入国家863计划中，使我国离子交换树脂行业向前迈进了一大步。
当然，离子交换树脂所涉及的范围，不仅只是这几个方面，在石油化学工业、湿法冶金和其他方面都有着至关重要的作用，都需要我们去慢慢发掘并利用。 3 离子交换树脂的再生方式 3.1 逆流再生
采用逆流再生能大大提高再生剂的利用率，减少对再生剂的消耗，提高水的质量，不仅有利于减少清洗水的消耗，还能降低再生废液排放量和浓度。再生液与原水从交换器顶部进入的方向相反，逆流再生的过程中，交换剂层的离子分布状况。
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3.2 顺流再生
顺流再生指的是再生液流过交换剂层的方向与原水是一致的。顺流再生的优点在于离子交换设备精简，可靠度比较高。再生后，底部的再生度是最低的，想要提高工作交换容量和出水的质量，再生剂的消耗量必然会增加，且如果受到原水水质组分的影响过大，交换容量便不能得到充分的利用。再生液流到交换剂层时，最先接触到的就是交换剂层顶部已经失效的，并且是顶部交换剂层被转换下来的离子，影响了交换剂层底部的再生度（再生度所指的是全部交换容量与离子交换剂层中已经再生离子量的比值），这样极易造成处理水质量的降低，加大了再生剂的消耗。
目前，我国树脂资源只能满足国内的基本需求，但是结合离子交换树脂的市场前景，这显然是不够的。希望未来有更多的排头兵积极开拓国际市场，而来自国际的压力也迫使我们提高产品的生产质量和效率，这种竞争将会给离子交换树脂市场增添活力，而未来，也是这个行业巨变的时期。 参考文献：
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