纤维状离子交换树脂

① 甲醇处理离子交换树脂的原理

原理

离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释历行运放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。

由于实际工作的需要， 软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。

在实际工作过程中，盐水以较慢的速带缺度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。

应用

1）水处理水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。 目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。

2）食品工业离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交肢梁换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。

3）制药行业制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。4）合成化学和石油化学工业在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。

5）环境保护离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

6）湿法冶金及其他离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

其他补充：离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。

在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。

离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。

离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性，适应于不同的用途。

应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。

② 离子交换色谱的原理以及阴阳离子交换树脂的特性

离子交换树脂的结构：

离子交换树脂主要由高分子骨架和活性基团两部分组成，高分子骨架是惰性的网状结构骨架，是不溶于酸或碱的高分子物质，常用的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合得到树脂的骨架。

而活性基团不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成，可交换离子能够决定树脂所吸附的离子，比如可交换离子为H型阳离子交换树脂，那么这个树脂能够吸附的离子，就是H型阳离子，而官能团离子能够决定树脂的“酸"、“碱"性和交换能力的强弱，比如官能团离子是强酸性离子，那么树脂就是强酸性离子交换树脂。

离子交换树脂的内部结构：

1.凝胶型树脂是由纯单体混合物经缩合或聚合而成的，结构为微孔状，合成的工艺比较简单，孔径大概在1-2nm左右，凝胶型树脂的操作容量高，产水量高，物理强度好，且再生效率高，被广泛应用在食品饮料加工，超纯水制备，饮用水过滤，硬水软化，制糖业，制药等领域。

2.大孔型树脂的孔径一般在10nm左右，在树脂中孔径是比较大的，所以被称为大孔型树脂，且孔径不会随着周围的环境而变化，能够弥补凝胶型树脂不能在非水系统中使用的缺点，吸附能力非常强大，不易碎裂，耐氧化好，操作容量高，能够应用在医药领域、除重金属污染、药品纯化、水处理中除去碳酸硬度、冷凝水精处理等领域。

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③ 离子交换膜与离子交换树脂

离子交换膜可制成均相膜和非均相膜两类。
而离子交换树脂就属于非均相膜

①均相膜。先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜内聚合成高分子，再通过化学反应引入所需功能基。也可通过甲醛、苯酚等单体聚合制得。
②非均相膜。用粒度为200～400目的离子交换树脂和普通成膜性高分子材料如聚苯乙烯、聚氯乙烯等充分混合后加工成膜制得。

下面给一些离子交换树脂 的具体资料:
离子交换树脂分为阴阳两种类型，阳离子交换树脂又分为强酸性和弱酸性，阴离子交换树脂分为强碱性和弱碱性。
水通过阳离子交换树脂时变为酸性，再通过阴离子交换树脂变为中性后回到水族箱中，因此使用离子交换树脂时，要强酸性与强碱性、弱酸性与弱碱性配对使用，离子交换树脂依其听附对象的不同又分为H型，OH型CI型和NA型，水族箱适用NA型，（钠型）其目的是软化水质。
阳离子交换树脂的再生可用5%--10%盐酸、0.5%--5%硫酸、10%的食盐水或海水其中之一种，阴离子交换树脂的再生可用2%--10%氢氧化钠、2%--4%氨水或10%食盐水其中之一种，均浸泡24小时。离子交换树脂也是一种化学滤材

④ 求问怎么用离子交换树脂层析分离混合氨基酸

离子交换树脂作为一种合成高聚物，不溶于水，能吸水膨胀。高聚物分子由能电离的极性基团及非极性的树脂组成。极性基团上的离子能与溶液中的离子起交换作用，而非极性的树脂本身物性不变。通常离子交换树脂根据所带基团可分为强酸（＝R＝SO3H）、弱（＝COOH）、强碱（＝N+＝R：）和弱碱（＝NH2＝NHR＝NR2）。离子交换树脂适用于分离小分子物质，如氨基酸、腺苷、腺苷酸等。然而，对于生物大分子如蛋白质，则不太适宜，因为它们不能扩散到树脂的链状结构中。因此，如果需要分离生物大分子，可以选择多糖聚合物如纤维素、葡聚糖为载体的离子交换剂。

本次实验利用磺酸阳离子交换树脂（Dowex 50）分离混合氨基酸，包括酸性氨基酸（天冬氨酸）、中性氨基酸（丙氨酸）和碱性氨基酸（赖氨酸）。在特定的pH条件下，这些氨基酸解离程度不同，通过调整脱液pH或离子强度可以实现分离。实验中所用到的材料包括层析柱、恒流泵、梯度混合器、试管及试管架、紫外分光光度计、2mol/L HCl、2mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH、pH4.2的柠檬酸缓冲液、pH5的醋酸缓冲液、0.2％中性茚三酮溶液以及氨基酸混合液。

树脂处理步骤为：首先将树脂置于100ml烧杯中，加入25ml 12mol/L HCl搅拌2小时，倾弃酸液后用蒸馏水洗涤至中性。随后，再加入25ml 12mol/L NaOH搅拌2小时，倾弃碱液后用蒸馏水洗涤至中性。最后，将树脂悬浮于50ml pH4.2柠檬酸缓冲液中备用。

装柱步骤包括：取直径0.8cm～1.2cm、长度10cm～12cm的层析柱，底部垫玻璃棉或海绵圆垫，自顶部注入经处理的树脂悬浮液。关闭层柱出口，待树脂沉降后，放出过量溶液，再加入一些树脂，使树脂沉积至8cm～10cm高度即可。于柱子顶部继续加入pH4.2柠檬酸缓冲液洗涤，确保流出液pH为4.2，关闭柱子出口，保持液面高出树脂表面1cm左右。

加样、洗脱及洗脱液收集步骤为：打开山口使缓冲液流出，待液面几乎平齐树脂表面时关闭出口。用长滴管将15滴氨基酸混合液直接加到树脂顶部，打开出口使其缓慢流入柱内。当液面刚平树脂表面时，加入0.1mol/L HCl 3ml，以10滴/分钟～12滴/分钟的流速洗脱，收集洗脱液，每管20滴，逐管收存。当HCl液面刚平树脂表面时，用1ml pH4.2柠檬酸缓冲液冲洗柱壁一次，接着用2ml pH4.2柠檬酸缓冲液洗脱，保持流速10滴/分钟～12滴/分钟并注意勿使树脂表面干燥。

在收集洗脱液的过程中，逐管用茚三酮检验氨基酸的洗脱情况，方法是：于各管洗脱液中加10滴pH5醋酸缓冲液和10滴中性茚三酮溶液，沸水浴中煮10分钟，如溶液呈紫蓝色，表示已有氨基酸洗脱下来。显色的深度可代表洗脱的氨基酸浓度，可比色测。在用pH4.2柠檬酸缓冲液把第二个氨基酸洗脱出来之后，再收集两管茚三酮反应阴性部分，关闭层析柱出口，将树脂顶部剩余的pH4.2柠檬酸缓冲液移去。于树脂顶部加入2ml 0.1mol/L NaOH，打开出口使其缓慢流入柱内，按上面步骤续用0.1mol/L NaOH洗脱并逐管收集，注意保持流速10滴/分钟～12滴/分钟，每管20滴。做洗脱液中氨基酸检验，在第三个氨基酸用0.1mol/L NaOH洗脱下来以后，再继续收集两管茚三酮反应阴性部分。

最后，以洗脱液管号为横坐标，洗脱液各管光密度（以水作空白，在570nm波长读取吸光度）或颜色深浅（以-，±，+，++．．．表示）为纵坐标作图，即可画出一条洗脱曲线。

实验注意事项包括：保持流速10滴/分钟～12滴/分钟，并注意勿使树脂表面干燥。在装柱时必须防止气泡、分层及柱子液面在树脂表面以下等现象发生。

⑤ 离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(5)纤维状离子交换树脂扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

⑥ Graver Technologies产品介绍

Graver Technologies专门设计的高效率杂质去除产品，广泛应用于气体和液体中。这些产品涵盖了离子交换树脂、粉末树脂以及相关过滤系统，旨在提供卓越的过滤效果和纯净度。

其中，Graver Technologies的粉末树脂覆盖系统——Powdex(R)——在60年代初由Joseph Levensky的团队成功发明。这一创新将树脂与过滤器相结合，形成了一种高效的离子交换系统，为公司赢得了多项专利技术。自那时起，整个研发团队持续不断改进和推出新产品，以满足不同应用需求，包括但不限于Ecocote(R), Ecodex(R), Ecosorb(R), Meridian(R), PremixTM, EcoGuard(R), Radex(R) 等。

Gravex系列提供全面的高纯度离子交换树脂产品，包括阳离子、阴离子树脂和混床离子交换树脂。这些树脂采用苯乙烯或丙烯酸基体，适用于多种应用，如补给水除盐、凝结水精处理、放射性废水处理和核级PWR初级净化。Gravex树脂的离子选择性还适用于污水净化、放射性核减少、金属回收和去除等场景。

Powdex粉末离子交换树脂以其快速的动力性能和出色的水力渗透性著称，适用于凝结水精处理。这类产品具有较大的阳离子和阴离子比例灵活性，以及简化操作的Premix树脂。

Ecodex产品通过将Powdex粉末树脂和纤维素混合形成絮状凝聚物，提高了渗透性、运行时间和减少了废物生成。Ecodex Meridian系列的产品针对特定用途，如处理聚丙烯腈（PAN）纤维以防止生物降解，并可适用于其他纤维和树脂。

Radex核级树脂产品具有独特的专业或可选择性离子交换和吸附介质配方，其水力渗透性远高于一般颗粒，适用于处理核污染的放射性废水。产品如Cs Floc和Co Floc能够清除铯和钴等放射性物质。

Graver Technologics还提供树脂处理和服务，包括新树脂及使用过的树脂的评估和处理，确保满足客户的需求。服务包括树脂再生、冲洗等，以达到最高纯度等级，减少可滤去的污染物，并避免潜在的不可逆溶胀风险。此外，Graver Technologics还提供干混合定制混床和精磨技术，以生产具有最佳性能的粉末产品。

无论是Gravex粒状树脂还是粉末树脂，Graver Technologies的离子交换产品在所有应用场合都表现出一致的高效率和卓越性能。

在Graver Technologies的产品中，还包括了独特的滤芯设计。Aegis标准的缠绕式滤芯（不锈钢内支撑）采用聚丙烯、尼龙或碳纤维丝缠绕在不锈钢内支撑上，末端有不锈钢端盖。这些滤芯通过计算机控制的绕线机制造，确保了产品的坚固性，适用于不同的Powdex系统端部连接，如法兰双开端、SealfastTM或EcolocTM类型。此外，Aegis标准的缠绕式滤芯（聚丙烯内支撑）也具有聚丙烯内核和端盖，全部硬件由聚丙烯制成，可以进行压碎、焚烧或切碎处理，确保了产品的坚固性。这些滤芯可以根据需要选用聚丙烯、尼龙或碳纤维外缠绕层和不同的末端配件，以满足各种Powdex系统的具体需求。

Graver Technologies是美国一家为全球用户提供：工业过滤、分离、净化的技术及产品服务的公司。公司始建于1866年的俄亥俄州，创始人为William Graver 。