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陽離子交換器的構造

發布時間:2023-08-14 01:57:07

『壹』 簡述熱原的性質

臨床上在進行靜脈滴注大量輸液時,由於葯液中含有熱原,病人在0.5~1h內出現冷顫、高熱、出汗、昏暈、嘔吐等症狀,高熱時體溫可達40℃,嚴重者甚至可休克,這種現象稱為熱原反應。 引起熱原反應的主要原因是注射液或輸液器中污染的熱原所引起的。熱原的致熱量因菌種而異,如此首革蘭陰性桿菌致熱能力最強;由於注射途徑不同,引起發熱的程度也有所差異
1.熱原的理化性質
①耐熱性:熱原在60℃加熱1h不受影響,100℃也不會發生熱解。但熱原的耐熱性有一定的限度,如120℃加熱4h能破壞98%,在180℃~200℃乾熱2h以上或250℃加熱30′可徹底破壞。但是,由於熱原的來源不同,其耐熱性也有差異,如從大腸桿菌產生的熱原對低溫(40℃~50℃)已不穩定,國內有用兩次熱壓滅菌可破壞熱原的報道。②濾過性:熱原體積小,約在1μm~5μm之間,故能通過除菌濾器而進入濾液中。③水溶性及不揮發性:熱原能溶於水。熱原本身不揮發,但因具水溶性,可隨水氣霧滴夾帶入蒸餾水中,故制備注射用水的重蒸餾水器有隔沫裝置。④其他:熱原能被強酸強鹼所破壞,也能被氧化劑如KMnO4或H2O2或超聲波所破壞,能被活性炭、石棉或吸附劑所吸附。熱原在喊帶溶液中帶有一定的電荷,因而可被某些離子交換樹脂吸附。(用強鹼性陰離子交換樹脂除熱原效果最好,強酸性陽離子交換樹脂除去熱原能力很弱。葯液用離子交換樹脂除熱原時,必須注意對所含葯物的影響)。
2.熱原的生化特性及構造
熱原是高分子物質,其分子量在105~107之間,存在於細胞外膜與固體膜之間,當菌體細胞裂解時才能釋放出來。 熱原的化學構造是由蛋白質和磷脂多糖(LPS)組成的復合物,LPS是熱原的致熱活性中心。LPS為磷脂多糖,故具有耐熱性。G-桿菌產生的熱原致熱性最強,G+菌、黴菌、病毒等也能產生熱原,但致熱活性較弱,也不耐熱。LPS由三部分組成:①0-特性側鏈;②核心多糖;③磷脂A。後兩者即LPS,是熱原的致熱活森滲數性中心。磷脂A為親脂性基團,能與血管壁細胞膜結合,改變血管通透性,使血壓下降導致休克。

『貳』 電廠水處理反滲透系統與陰陽床的原理分別是什麼各自有什麼優缺點謝謝

反滲透膜的基本工作原理是:

運用特製的高壓水泵,將原水加至6—20公斤壓力,使原水在壓力的作用下滲透過孔徑只有0.0001微米的反滲透膜。化學離子和細菌、真菌、病毒體不能通過,隨廢水排出,只允許體積小於0.0001微米的水分子和通過。反滲透膜具有設備構造緊湊,佔地面積小,單位產水量高,能量消耗少,去除雜質徹底,使用范圍廣,自動化程度高,使用操作方便,無污染等多種優點。

陰、陽樹脂的工作原理:

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程:

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中,含有的金屬陽離子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,在水中易生成H+離子)上的H+ 進行離子交換,使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的H+交換到水中,(即為陽離子交換樹脂原理)。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團,在水中易生成OH-離子)上的OH-進行交換,水中陰離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的OH-交換到水中,(即為陰離子交換樹脂原理)。而H+與OH-相結合生成水,從而達到脫鹽的目的。

『叄』 離子交換的基本原理和裝置運行方式

離子交換的基本原理和裝置運行方式

藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的,是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。下面一起來了解一下離子交換的基本原理和裝置運行方式:

1.1離子交換的基本原理

水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛,種類多,而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。

離子交換樹脂按結構特徵,分為:凝膠型、大孔型和等孔型;

按樹脂母體種類,分為:苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

按其交換基團性質,分為:強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。

⑴離子交換樹脂的構造

是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離,分成兩部分:固定部分,仍與骨架牢固結合,不能自由移動,構成所謂固定離子,活動部分,能在一定范圍內自由移動,並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應,稱為可交換離子。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形,顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等,

②交聯度

指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響,一般水處理中樹脂的交聯度為7%~10%.

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率,一般為50%,交聯度越大,孔隙越小,含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說,交聯度越小,活性基團越容易電離,可交換離子的水合離子半徑越大,則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高,樹脂溶脹率就越小。

在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期,減少再生次數,以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能,是設計離子交換過程裝置時所必須的數據,定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。

⑦有效PH范圍

由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼,所以水的PH值對其電離會產生影響,影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外,還與水中濕度和離子濃度有關。

⑨離子交換平衡

離子交換反應是可逆反應,服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間,離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡,其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。

⑩離子交換速率

主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。

其他性能:如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水,機械強度用年損耗百分數表示,一般要求小於3%~7%/年。另外,溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降,陽離子比陰離子耐熱性能好,鹽型比酸鹼型耐熱好。

⑶樹脂層離子交換過程

以離子交換柱中裝填鈉型樹脂,從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例,以交換柱的深度為橫坐標,以樹脂的飽和度為縱坐標,可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言,樹脂層的變化可分為三個階段。

1.2離子交換裝置運行方式

離子交換裝置按運行方式不同,分為固定床和連續床

⑴固定床的構造與壓力濾罐相似,是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式,其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行,根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的.位置的不同,可分為單層床、雙層床和混合床。

單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂,如果裝填的是陽樹脂,稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂,稱為陰床。

雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂,由於強、弱兩種樹脂密度的不同,密度小的弱型樹脂在上,密度大的強型樹脂在下,在交換器內形成上下兩層。

混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂,由於陰、陽樹脂混雜,因此原水流經樹脂層時,陰、陽兩種離子同時被樹脂所吸附,其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低,有利於交換反應進行的徹底,使得出水水質大大提高。但其缺點是再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術,保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。

根據固定床原水與再生液的流動方向,又分為兩種形式,原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的,稱為順流再生固定床,原水與再生液流向相反的,稱為逆流再生固定床。

順流再生固定床的構造簡單,運行方便,但存在幾個缺點:在通常生產條件下,即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值,再生效果也不太理想;樹脂層上部再生程度高,而下部再生程度差;工作期間,原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附,置換出來的反離子隨水流流經底層時,與未再生好的樹脂起逆交換反應,上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子,作為泄漏離子出現在本周期的出水中,所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期,由於樹脂層下半部原先再生不好,交換能力低,難以吸附原水中所有被去除的離子,出水提前超出規定,導致交換器過早地失效,降低了工作效率。因此,順流再生固定床只選用於設備出水較小,原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。

逆流再固定床的再生有兩種操作方式:一是水流向下流的方式,一是水流向上流的方式,逆流再生可以彌補順流再生的缺點,而且出水質量顯著提高,原水水質適用范圍擴大,對於硬度較高的水,仍能保證出水水質,所以目前採用該法較多。

總起來說,固定床有出水水質好等優點,但固定床離子交換器存在三個缺點:一是樹脂交換容量利用率低,二是在同設備中進行產水和再生工序,生產不連續,三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻,上層的飽和程度高,下層的低。

為克服固定床的缺點,開發出了連續式離子交換設備,即連續床。

⑵連續床又分為移動床和流動床

移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內,而是處於一種連續的循環運動過程中,樹脂用量可減少三分之一至二分之一,設備單位容積的處理水量還可得到提高,如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。

流動床是運行完全連續的離子交換系統,但其操作管理復雜,廢水處理中較少應用。

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『肆』 離子交換色譜的原理以及陰陽離子交換樹脂的特性

離子交換樹脂的結構:

離子交換樹脂主要由高分子骨架和活性基團兩部分組成,高分子骨架是惰性的網狀結構骨架,是不溶於酸或鹼的高分子物質,常用的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到樹脂的骨架。

而活性基團不能自由移動的官能團離子和可以自由移動的可交換離子兩部分組成,可交換離子能夠決定樹脂所吸附的離子,比如可交換離子為H型陽離子交換樹脂,那麼這個樹脂能夠吸附的離子,就是H型陽離子,而官能團離子能夠決定樹脂的「酸"、「鹼"性和交換能力的強弱,比如官能團離子是強酸性離子,那麼樹脂就是強酸性離子交換樹脂。


離子交換樹脂的內部結構:

1.凝膠型樹脂是由純單體混合物經縮合或聚合而成的,結構為微孔狀,合成的工藝比較簡單,孔徑大概在1-2nm左右,凝膠型樹脂的操作容量高,產水量高,物理強度好,且再生效率高,被廣泛應用在食品飲料加工,超純水制備,飲用水過濾,硬水軟化,製糖業,制葯等領域。

2.大孔型樹脂的孔徑一般在10nm左右,在樹脂中孔徑是比較大的,所以被稱為大孔型樹脂,且孔徑不會隨著周圍的環境而變化,能夠彌補凝膠型樹脂不能在非水系統中使用的缺點,吸附能力非常強大,不易碎裂,耐氧化好,操作容量高,能夠應用在醫葯領域、除重金屬污染、葯品純化、水處理中除去碳酸硬度、冷凝水精處理等領域。

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『伍』 在電解池或原電池中,有陰陽離子交換膜的情況下,離子是如何移動的

陽離子與電流同向(意思是電線從左到右,那麼水中則從右到左,組成一個圓,沿圓走),陽離子交換摸阻隔陰離子離子,使其無法穿過。
陰離子相反。

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