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1.3離子交換的特點(diǎn)1.2離子交換劑種類1.1離子交換原理1.1離子交換原理離子交換是兩種以上離子性物質(zhì)之間相互交換的過(guò)程,是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式,一般指水溶液中的溶質(zhì)解離為離子,其中帶一種電荷的離子與固相離子交換劑所攜帶的同種電荷離子,通過(guò)固一液兩相間離子相互交換而達(dá)到物質(zhì)分離的過(guò)程。它是利用離子交換劑為固定相,根據(jù)溶質(zhì)離子所帶電荷與離子交換劑之間靜電相互作用力的差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的一種層析方法。1.2離子交換劑種類離子交換樹脂是一種在交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)中含有離子交換基團(tuán)的功能高分子材料交換劑無(wú)機(jī)交換劑有機(jī)交換劑沸石不溶性的多價(jià)金屬的鹽陰離子交換樹脂陽(yáng)離子交換樹脂1.3離子交換的特點(diǎn)成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單不用或少用有機(jī)溶劑易于工業(yè)放大交換劑使用壽命長(zhǎng),選擇性高能夠在常溫下進(jìn)行,節(jié)省消耗產(chǎn)品的純度高2.5從礦物浸出液中提取金屬2.4生物堿的提取
2.3抗生素的提取2.2氨基酸的分離2.1污水的處理2、離子交換的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進(jìn)展2.6糖類物質(zhì)的純化脫色2.1污水的處理隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,工業(yè)廢水的排放量日漸增加,重金屬的污染問(wèn)題也成為了擺在人們面前的難題,縱然污染越來(lái)越嚴(yán)重,治理的技術(shù)也越來(lái)越高新。目前主要的手段有沉淀法、膜處理技術(shù)、微生物處理技術(shù)、離子交換法等,其中離子交換樹脂處理廢水的應(yīng)用也備受關(guān)注。離子交換樹脂中含有的氨基、羥基等活性基團(tuán),可以與重金屬離子進(jìn)行螯合交換反應(yīng),從而去除廢水中重金屬離子,離子交換樹脂交換吸附飽和后進(jìn)行再生。再生是利用再生劑中的離子在濃度占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的情況下,將離子交換樹脂上的離子洗脫下來(lái),使離子交換樹脂恢復(fù)其交換能力。離子交換過(guò)程步驟4步驟3步驟5步驟6步驟7步驟2重金屬離子通過(guò)靜止液膜擴(kuò)散到樹脂表面擴(kuò)散進(jìn)入的重金屬離子與樹脂上的可交換離子發(fā)生交換交換下的離子在樹脂內(nèi)部擴(kuò)散重金屬離子在樹脂內(nèi)部進(jìn)一步擴(kuò)散交換下的離子通過(guò)靜止液膜擴(kuò)散進(jìn)入溶液交換下的離子在溶液中對(duì)流擴(kuò)散步驟1廢水中的重金屬離子通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)散到達(dá)樹脂表面的靜止液膜污水的處理離子交換過(guò)程的總速度取決于上述步驟中最慢的步驟,一般情況下,步驟①⑦速度相對(duì)較快,可忽略不計(jì)步驟②⑥一般稱為外擴(kuò)散,步驟③⑤為內(nèi)擴(kuò)散,步驟④為離子交換化學(xué)反應(yīng)。
污水的處理
用離子交換處理廢水時(shí),對(duì)于不同的重金屬離子要選擇恰當(dāng)?shù)臉渲愋?,并且要確定合適的外界條件,同時(shí)要對(duì)pH和接觸時(shí)間進(jìn)行控制,以期達(dá)到最好的處理。含有SO-2H+基團(tuán)陽(yáng)離子交換樹脂,對(duì)Pb2+離子具有選擇性高、交換容量大和吸附-解吸過(guò)程可逆性好的特點(diǎn);ImacTMR樹脂對(duì)Hg2+有很強(qiáng)的親合力;Dowex50W-X4和PuroliteS-950等陽(yáng)離子交換樹脂去除廢水中的Cd2+;離子交換技術(shù)處理廢水后,凈化得到的水中含有的重金屬含量明顯低于化學(xué)沉淀法處理后的含量,同時(shí),處理完后的樹脂可以在一定的條件下將吸附的重金屬離子洗脫下來(lái),避免了重金屬的再次污染,而且樹脂也恢復(fù)了其交換能力。
2.2氨基酸的分離氨基酸的種類有20種,是蛋白質(zhì)的基本組成單位,在人體中有著重要的生理功能,廣泛應(yīng)用于食品、藥品等行業(yè)。氨基酸含有胺基和羧基,因此它是屬于兩性物質(zhì),在不同的條件下會(huì)以陽(yáng)離子或則陰離子存在,利用陽(yáng)離子交換樹脂或者陰離子交換樹脂都可以分離提純氨基酸,如今,研究合適高效的方法對(duì)氨基酸進(jìn)行分離提純是很必要的2.3抗生素的提取
抗生素是由微生物(包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬)或高等動(dòng)植物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物,能干擾其他生活細(xì)胞發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)??股刂饕砂l(fā)酵法制取,在發(fā)酵液中的濃度很低,利用離子交換法可以選擇性的分離多種離子型抗生素,不僅回收率高,產(chǎn)品純度也很高,大孔樹脂已逐漸取代活性炭和等經(jīng)典的吸附劑,在抗生素制備工藝中顯示出愈來(lái)愈重要的作用,已有150種左右的新抗生素在分離純化中應(yīng)用了大網(wǎng)格吸附樹脂。
2.4生物堿的提取生物堿是一類含氮的堿性有機(jī)化合物,有似堿的性質(zhì),生物活性顯著,是中草藥中重要的有效成分之一。生物堿在溶液中以陽(yáng)離子形式存在,因此可以用陽(yáng)離子樹脂或者大孔樹脂吸附分離,樹脂吸附生物堿后可以根據(jù)各組分的堿性差異進(jìn)行洗脫,從而達(dá)到提純分離的目的。2.5從礦物浸出液中提取金屬
離子交換樹脂可以在稀溶液中富集金屬離子,不同的樹脂對(duì)于離子也有選擇性吸附,因此離子交換樹脂在低品位礦物的浸出液中提取純化金屬的應(yīng)用特別廣泛,樹脂吸附離子后經(jīng)洗脫,再將洗脫液還原則得到高純度的金屬.
2.6糖類物質(zhì)的純化脫色糖是人體所必需的一種營(yíng)養(yǎng),經(jīng)人體吸收之后馬上轉(zhuǎn)化為碳水化合物,以供人體能量,糖的制備中總會(huì)帶些鹽類物質(zhì),并且制糖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些色素,如焦糖色素、擬黑素等,這些問(wèn)題的存在都影響了糖的純度,因此糖液的脫鹽、脫色是極其重要的一步。糖類物質(zhì)中含有醇羥基,可以用陰離子交換樹脂吸附
3.離子交換動(dòng)力學(xué)
3.離子交換動(dòng)力學(xué)離子交換動(dòng)力學(xué)是描述離子交換過(guò)程行為的方程,通過(guò)求解確定離子交換過(guò)程的交換速率方程和各種重要參數(shù),為工業(yè)生成中工藝操作條件、離子交換柱設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等問(wèn)題提供依據(jù)。動(dòng)力學(xué)按表達(dá)交換過(guò)程動(dòng)力學(xué)定律的性質(zhì)分按理論基礎(chǔ)區(qū)分化學(xué)動(dòng)力學(xué)定律物理動(dòng)力學(xué)定律機(jī)理模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)P湍U(kuò)散模型孔擴(kuò)散模型表面擴(kuò)散模型Nernst–Planck模型Fick模型Stefan一Max
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