離子交換樹脂的應用概述

2022-03-10

離子交換樹脂的應用概述

1、水處理

用于水處理的量很大，占離子交換樹脂產(chǎn)量的90%以上。工業(yè)用水里存在兩價的鈣、鎂離子和三價的鐵離子，易使管道及鍋爐結垢，除去這些金屬離子的過程，稱為水的軟化。早期水的軟化是使用沸石及磺化煤?，F(xiàn)在多使用聚苯乙烯二乙烯苯磺酸陽離子交換樹脂，它在去除鍋爐進料水的陽離子方面，具有穩(wěn)定、高效率和高交換能力的有點。強堿性季銨陰離子交換樹脂是第一個能去除含硅化合物的離子交換樹脂，它的發(fā)展使得水處理原先普遍使用的蒸餾法迅速為離子交換樹脂所取代。

在陰陽離子交換樹脂發(fā)展成功后，在單一離子交換塔內同時使用陰、陽離子交換樹脂的研究，獲致混床式處理方法的出現(xiàn)。這個特殊的處理方法可以完全去除水中存在的離子。采用混床技術，不僅可以大幅度提高純水的品質，同時鍋爐進水量也大大提高，而且是應用在冷凝水回收的最佳處理放法。因此，可以說沒有離子交換樹脂的出現(xiàn)，則今天發(fā)電成本將提高好幾倍。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在發(fā)電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業(yè)等。使用離子交換樹脂可制得超純水，可以大幅度提高微小晶片的收率。

2、食品工業(yè)

離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)。例如，高果糖漿的制造是由玉米中萃出淀粉后，再經(jīng)水解反應，生產(chǎn)葡萄糖和果糖，而后再經(jīng)離子交換處理，可以生產(chǎn)高果糖漿。在葡萄糖轉化成果糖的過程中，離子交換樹脂可以成功地使轉化糖溶液完全去離子化。另外，在轉化反應的下一個步驟中，需要加入某些離子物質，因而再一次需要去離子反應過程。為提高果糖甜度可用離子交換樹脂將轉化糖層析分離，降果糖予以濃縮。離子交換樹脂應用在高果糖漿生產(chǎn)的消耗量僅次于水處理行業(yè)。

3、制藥工程

離子交換樹脂對發(fā)展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈霉素的開發(fā)成功即是突出的例子。羧酸型陽離子交換樹脂不僅可從高濃度發(fā)酵液中吸附鏈霉素，同時可以去除雜質。因此可以說，離子交換樹脂對高純度抗菌素的大量生產(chǎn)是有很大貢獻的。同時這類樹脂在生物醫(yī)學工程中也得到了越來越多的應用。

4、合成化學和石油化學工業(yè)

在有機合成中常用酸和堿作催化劑進行酯化、水解、酯交換、醇醛縮合、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、堿，同樣可進行上述反應，且優(yōu)點更多。如樹脂可反復使用，產(chǎn)品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環(huán)境，反應容易控制等。

大孔網(wǎng)狀結構的強酸性陽離子交換樹脂可應用于石油化學工業(yè)中非水溶液體系催化劑。例如甲基叔丁基醚（MTBE）的制備，是以大孔強酸性離子交換樹脂作為催化劑，由異丁烯和甲醇反應而成，它是一種非常有效的汽油抗震劑，用來代替原先加在汽油中的抗震劑——四乙基鉛，后者在汽油燃燒后會釋放出有毒的鉛華物，對環(huán)境造成嚴重污染，而MTBE解決了這個污染問題。

5、環(huán)境保護

離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環(huán)境保護問題上，目前，許多水溶液或非水溶液中含有的有毒離子或非離子物質已可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質，除去廢水中的苯酚及其衍生物以及農(nóng)藥廢水的處理等。

6、濕法冶金及其他

離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

離子交換樹脂已廣泛應用于水中痕量離子的富集和分析，以及生化物質的分離、分析等。配體交換樹脂作為層析固定相，用于外消旋物的拆分。高效離子交換色譜，由于采用小顆粒離子交換樹脂（一般為5-10微米）作為固定相，在高壓系統(tǒng)中可使離子交換分離達到高效、高速和連續(xù)測定的目的。例如經(jīng)典法分離稀土元素需要幾十到一百小時，而采用高效離子交換色譜分離，只要30-60分鐘。