交換容量

離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g（干）或 meq/mL（濕）；如有機(jī)發(fā)酵中，用離子交換樹脂法提取檸檬酸（用701樹脂吸附，732樹脂轉(zhuǎn)型，再用脫色樹脂脫色與除雜）。當(dāng)離子為一價時，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)（對二價或多價離子，前者為后者乘離子價數(shù)）。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。1、總交換容量，表示每單位數(shù)量（重量或體積)樹脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。離子交換樹脂塔2、工作交換容量，表示樹脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹脂種類和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容量，表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交換容量為再生交換容量的30～90%（對再生樹脂而言），后一比率亦稱為樹脂的利用率。在實際使用中，離子交換樹脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹脂結(jié)構(gòu)不同而異。現(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計算，在具體設(shè)計中，需憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實際運行時復(fù)核之。離子樹脂交換容量的測定一般以無機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實際應(yīng)用時，溶液中常含有高分子有機(jī)物，它們的尺寸較大，難以進(jìn)入樹脂的顯微孔中，因而實際的交換容量會低于用無機(jī)離子測出的數(shù)值。這種情況與樹脂的類型、孔的結(jié)構(gòu)尺寸及所處理的物質(zhì)有關(guān)。

離子交換樹脂的吸附選擇性

(１) 對陽離子的吸附離子通常被優(yōu)先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強(qiáng)。一些陽離子被吸附的順序如下：Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

(２) 對陰離子的吸附湘中樹脂 強(qiáng)堿性陰離子樹脂對無機(jī)酸根的吸附的一般順序為：SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－湘中樹脂 弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下：OH－> 檸檬酸根3－> SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－> PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－

(３) 對有色物的吸附糖液脫色常使用強(qiáng)堿性陰離子樹脂，它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物)和還原糖的堿性分解產(chǎn)物的吸附較強(qiáng)，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認(rèn)為是由于前兩者通常帶負(fù)電，而焦糖的電荷很弱。通常，交聯(lián)度高的樹脂對離子的選擇性較強(qiáng)，大孔結(jié)構(gòu)樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。

以離子交換樹脂為基礎(chǔ)的多種新技術(shù)，如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等，各具獨特的功能，可以進(jìn)行各種特殊的工作，是其他方法難以做到的。離子交換技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。 離子交換樹脂的應(yīng)用，是近年國內(nèi)外制糖工業(yè)的一個重點研究課題，是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

離子交換樹脂的儲存與運輸

1、離子交換樹脂在長期儲存中，或需在停用設(shè)備內(nèi)長期存放，強(qiáng)型樹脂應(yīng)轉(zhuǎn)為鹽型，弱型樹脂可轉(zhuǎn)為相應(yīng)氫型或游離胺時，也可轉(zhuǎn)為鹽型，以保持樹脂性能穩(wěn)定，然后常浸泡在潔凈的水中。停用設(shè)備若須將水排去，則應(yīng)密閉，以防樹脂水份散失。樹脂2、離子交換樹脂內(nèi)含有一定的平衡水份，在儲存和運輸中應(yīng)保持濕潤，防止1脫水。湘中樹脂應(yīng)儲存在室內(nèi)或加遮蓋，環(huán)境溫度以5-40度為宜。袋裝樹脂應(yīng)避免直接日曬，遠(yuǎn)離鍋爐、取暖器等加熱裝置，避免脫水。若發(fā)現(xiàn)樹脂已有脫水現(xiàn)象，切勿直接放于水中，以免干樹脂遇水急劇溶脹而破碎。應(yīng)根據(jù)其脫水程度，用10%左右的食1鹽水慢慢加入樹脂中，浸泡數(shù)小時后用潔凈水逐步稀釋。對已受油污染的樹脂可用20～40℃的8～10％氫氧1化鈉溶液循環(huán)清洗，清洗中保持溶液濃度。

3、當(dāng)環(huán)境溫度在零度或以下時，為防止樹脂因內(nèi)部水份結(jié)冰而崩裂，應(yīng)做好保溫措施，或根據(jù)氣溫條件，將樹脂存于不同濃度的食1鹽水中，防止冰凍。若發(fā)現(xiàn)樹脂已被凍，則應(yīng)讓其緩慢自然解凍，切不可用機(jī)械力施于樹脂。湘中樹脂4、長期停用而放置在交換器內(nèi)的樹脂，為防止微生物（如藻類、細(xì)1菌等）對樹脂的不可逆污染，樹脂在停用前須徹底反洗，以除去運行時積聚的懸浮物質(zhì)，并注意定期沖洗和換水，或徹底反洗后采用以下措施：湘中陰樹脂：用3倍樹脂體積的10%NaCl+2% NaOH混合液分兩次通過樹脂層，每次靜止數(shù)小時，然后將其排去。如有必要，在重新啟用前用2倍樹脂體積的0.2%過1氧化氫溶液淋洗樹脂電動機(jī)。湘中陽樹脂：在陽樹脂交換器及管系內(nèi)可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期間保持此濃度。也可用食1鹽水浸泡，在設(shè)備重新啟用前用0.2%過1氧化氫或0.5%甲醛溶液淋洗。袋裝樹脂應(yīng)避免直接日曬，遠(yuǎn)離鍋爐、取暖器等加熱裝置，避免脫水。

新樹脂常含有溶劑、未參加聚合反應(yīng)的物質(zhì)和少量低聚合物，還可能吸著鐵、鋁、鋼等重金屬離子。當(dāng)樹脂與水、酸、堿或其他溶液相接觸時，上述可溶性雜質(zhì)就會轉(zhuǎn)入溶液中，在使用初期污染出水水質(zhì)。所以，新樹脂在投運前要進(jìn)行預(yù)處理。1、 陽樹脂預(yù)處理步驟如下：　　首先使用飽和的食1鹽水。取其量約等于被處理樹脂體積的兩倍，將樹脂置于10%食1鹽溶液中浸泡18-20小時，然后放出食1鹽水，用清水漂洗凈，使排出水不帶黃色；其次再用2%-4%NaOH溶液，其量與上相同，在其中浸泡2-4小時（或作小流量清洗），放出堿液后，重洗樹脂直至排出水接近中性為止；2、鈉型強(qiáng)酸性陽樹脂可用10%NaCl溶液再生，用藥量為其交換容量的2倍(用NaCl量為117g/l樹脂)。后用5%HCI溶液，其量亦與上述相同，浸泡4-8小時后放出酸液，用清水洗至中性待用。2、 陰樹脂的預(yù)處理步驟如下：　　其預(yù)處理方法中的di一步與陽樹脂預(yù)處理方法中的di一步相同;而后用5%HCI浸泡4-8小時，然后放出酸液，用水清洗至中性;而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小時后，放堿液用清水漂洗至中性待用。