离子交换树脂的工作原理、种类及应用

　　离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。本文主要为大家介绍一下离子交换树脂的工作原理、种类及应用。

　　离子交换树脂的工作原理

　　在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Fe3+等）与阳离子交换树脂上的H+进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。

　　水中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）与阴离子交换树脂上的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。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的(见下页图)。

　　该过程一般可以用方程式表达为:R-B+A+→R-A+B+（R代表树脂中除可交换离子以外的其它部分，即惰性骨架与圆定基团；B为可交换离子；A+为待分离组分)。

离子交换树脂的种类

　　离子交换树脂的应用

　　1、水处理

　　水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。水处理是离子交换树脂最基本的用途之一。

　　2、冶金工业

　　离子交换是冶金工业的重要单元操作之一。在铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分离、提纯和回收方面均起着十分重要的作用。

　　离子交换树脂还可用于选矿。在矿浆中加入离子交换树脂可改变矿浆中水的离子组成，使浮选剂更有利于吸附所需要的金属，提高浮选剂的选性和选矿效率。

　　3、海洋资源利用

　　利用离子交换树脂，可从许多海洋生物(例如海带)中提取碘、溴、镁等重要化工原料。在海洋航行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水是十分经济和方便的。

　　4、化学工业

　　离子交换树脂在化学实验、化工生产上已经和蒸馏、结晶、萃取和过

　　滤一样，成为重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、

　　提纯，浓缩和回收等。

　　5、食品工业

　　离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。

　　在酒类生产中，利用离子交换树脂改进水质、进行酒的脱色、去浑、去除酒中的酒石酸、水杨酸等杂质，提高酒的质量。酒类经过离子交换树脂的去铜、锰、铁等离子，可以增加贮存稳定性。

　　6、医药卫生

　　离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等。

　　离子交换树脂本身可作为药剂内服，具有解毒、缓泻、去酸等功效，可用于治疗胃溃疡、促进食欲、去除肠道放射物质等。对于外敷药剂，用离子交换树脂粉末可配制软膏、粉剂及婴儿护肤用品，用以吸除伤口毒物和作为解毒药剂。

　　将各种药物吸附在离子交换树脂上，可有效地控制药物释放速率，延长药效，减少服药次数。利用离子交换树脂吸水后体积迅速膨胀的特点，将其与药剂混合制成药片，服后可迅速胀大崩解，更快更好地发挥药物的作用。

　　离子交换树脂还是医疗诊断、药物分析检定的重要药剂，如血液成分分析、胃液检定、药物成分分析等。具有检测速度快、干扰少等优点。

　　7、环境保护

　　离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水，影片洗印废水、工业废气等的治理。

　　例如影片洗印废水中的银是以Ag(SO3)23-等阴离子形式存在的，使用Ⅰ型强碱性离子交换树脂处理后，银的回收率可达90％以上，既节约了大量的资金，又使废水达到了排放标准。

　　又如电镀废水中含有大量有毒的金属氰化物，如Fe(CN)63-，Fe(CN)64-等，用抗有机污染力强的聚丙烯酰胺系阴离子交换树脂处理后，可使金属氰化物的含量降至10ppm以下。

　　离子交换树脂市场规模越来越大。离子交换树脂除了继续在工业水处理、饮用水净化、食品工业等常规应用领域，继续发挥重要作用外，也开始向高端科技领域渗透和发展。

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