干貨|離子交換樹脂的作用

離子交換樹脂是一類帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物，在其分子結(jié)構(gòu)中，一部分為樹脂的基體骨架，另一部分為由固定離子和可交換離子組成的活性基團(tuán)。

可通過選擇、交換、吸附和催化的反應(yīng)，去除干擾組分、富集微量組分，來實現(xiàn)凈化水、脫鹽、脫色、分離、精制等目的。

目前離子交換樹脂廣泛應(yīng)用在水處理、化工、冶金、食品、制革、超純制藥等眾多領(lǐng)域。

水處理行業(yè)是離子交換樹脂應(yīng)用較早的領(lǐng)域之一，并且對于離子交換樹脂的需求量很大約占離子交換樹脂生產(chǎn)量的90%。

在給水處理中，離子交換樹脂可用于水質(zhì)軟化和脫鹽、制取軟化水、純水和超純水。

例如日常生活中常見的中央軟水機(jī)，就是利用離子交換樹脂，以離子交換的方式去除水中Ca2+、Mg2+等硬度離子，軟化硬水；常規(guī)工業(yè)用水中，鍋爐用水的軟化是采用特定的陽離子樹脂交換，使用鈉離子將水質(zhì)中的鈣鎂離子置換出來，從而達(dá)到軟水處理的目的；洗碗機(jī)加鹽也是同樣的道理。

在廢水處理中，主要利用離子交換樹脂中的可交換離子和廢水中的重金屬離子發(fā)生交換反應(yīng)，降低廢水中的重金屬濃度，從而來實現(xiàn)可深度凈化。

陽離子交換樹脂在廢水處理中有著處理效率高，能實現(xiàn)多金屬回收利用的優(yōu)點。

如Tulsimer ?CH-90Na螯合樹脂，特定重金屬離子的特點，利用螯合樹脂的特種功能基團(tuán)與重金屬離子形成絡(luò)合物的特性，實現(xiàn)重金屬離子的回收利用及深度去除。

尤其在鎳離子及絡(luò)合態(tài)鎳(檸檬酸、醋酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、羥基乙酸等，以及鋅鎳合金、鎳銨絡(luò)合物等)的處理方面有強(qiáng)的結(jié)合作用和應(yīng)用優(yōu)勢，適合在酸性環(huán)境(pH值3左右)下直接對鎳吸附。

離子交換樹脂除了用作離子交換劑之外，還可以用作催化劑，它不僅有優(yōu)良的催化作用，在某種場合下還表現(xiàn)出獨(dú)特的催化效能。

在有機(jī)合成中常用酸和堿做催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)。離子交換樹脂與無機(jī)酸、堿比較，催化劑同反應(yīng)物容易分離、再生及多次利用，反應(yīng)完成后，體系不必中和，產(chǎn)物往往無需進(jìn)一步純化，并且腐蝕作用小，選擇性高，副產(chǎn)物少，因此能夠更大程度地簡化工序，減少設(shè)備費(fèi)用和生產(chǎn)成本，實現(xiàn)連續(xù)工藝，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的同時，減少甚至是避免對環(huán)境產(chǎn)生污染。

甲基叔丁基醚(MTBE)的制取，就是用大板孔離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與乙醇反應(yīng)而成，替代了原來的可對環(huán)境造成污染的四乙基鉛。

如Tulsimer ?  T-62 MP DRY 是強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，加載在聚合物基質(zhì)上的酸性官能團(tuán)與同類型的礦物質(zhì)酸具有相同的化學(xué)性質(zhì)，具有優(yōu)良的機(jī)械堅強(qiáng)度，耐磨性和對較溫度、氧化性、溶劑等的適應(yīng)性。

特別適用于用氫離子做催化劑的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，代替H2SO4或者HCl等礦物質(zhì)酸，由于其大孔的特性，能夠使大量的催化劑位點參與到催化反應(yīng)中去。

在食品行業(yè)中，離子交換樹脂除制取專用給水、處理廢水外，還可應(yīng)用于糖、味精、酒、飲料等的去鹽、脫色、分離、提純、催化等方面。

糖在生產(chǎn)制造過程中需要脫色處理，然而糖液的色素種類很多，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，其中多以有機(jī)陰離子或兩性離子存在，用大孔氯型強(qiáng)堿陰離子樹脂可有效脫色，也可用+H型強(qiáng)酸陽性離子樹脂，或者是陰離子樹脂配合使用。

例如Tulsimer ?A-722制糖脫色樹脂就是一款具有便于顏色和有機(jī)物去除的控制孔徑的，專門開發(fā)的大孔強(qiáng)堿性Ⅰ型陰離子交換樹脂；Tulsimer ? A-30 MP  丙烯酸大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂Ⅰ型，由于其本身的無裂紋性質(zhì)而具有優(yōu)良的物理特性，使用壽命長，交換能力強(qiáng)，沖洗要求低，再生效率高，并且很容易用堿性鹽溶液再生。

使用離子交換樹脂脫色不但效果好、耗水少，而且操作簡單，易于自動化。

另外果糖漿的制造是由苞米中萃取出淀粉后，再經(jīng)水解反應(yīng)，產(chǎn)生果糖與葡萄糖，然后經(jīng)離子交換法處理，可以轉(zhuǎn)化成果糖漿。

在生物制藥領(lǐng)域，由于離子交換樹脂的吸附效果好，且有一定的選擇性，所以可以將液體中的離子吸附，釋放出對人體無害的離子，達(dá)到凈化液體的目的。

離子交換樹脂可廣泛應(yīng)用于藥物的精制純化，藥物的脫鹽、吸附分離、脫色、提取中草藥的有效成分等。

在藥物精制純化方面，將藥液中的一些成分，轉(zhuǎn)化為離子的形式，然后用樹脂與其進(jìn)行交換，將液體中低濃度的成分經(jīng)過吸附，達(dá)到純化精制的目的。

除此之外，離子交換樹脂還可用于藥物的脫鹽、吸附分離、脫色、提取中草藥的有效成分，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，逐步用于緩控釋給藥系統(tǒng)和靶向給藥系統(tǒng)。

例如Tulsimer?335 是氫形式的高純度交聯(lián)聚丙烯酸酯共聚物，在藥物制劑中，用以掩蓋各種苦味劑分子的味道。

Tulsimer?412H，是根據(jù)GMP在FDA批準(zhǔn)，ISO 9001：2000和ISO 14001認(rèn)證的工廠生產(chǎn)的，一般用于減少膽汁酸和降低膽固醇的血液，也用于制備緩釋制劑。

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科海思（北京）科技有限公司成立于2010年，致力于環(huán)保技術(shù)革新，圍繞企業(yè)在廢水處理、資源回收、凈水處理、危廢處理、工藝缺陷等環(huán)境治理過程中成本高、難度大、穩(wěn)定性差的現(xiàn)狀，為企業(yè)提供更高效、可持續(xù)、高回報的解決方案。

2011年科海思與美國Thermax集團(tuán)、德國WATCH集團(tuán)合作成為其中國區(qū)總代理，將“特種離子交換樹脂”引進(jìn)國內(nèi)，基于國情進(jìn)行工藝創(chuàng)新，不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新和技術(shù)升級。在推廣實踐中，倡導(dǎo) “環(huán)保治理價值化”新理念，在治理的同時進(jìn)行廢物資源再生，將企業(yè)環(huán)保建設(shè)從單純投入轉(zhuǎn)為開源投資。