离子交换分离原理及设备介绍
离子交换层析的原理
离子交换层析的原理离子交换层析是一种常用的分离和富集技术，它利用离子交换树脂对离子进行选择性吸附和解吸，从而实现对离子的分离和富集。
其原理主要包括树脂的选择性吸附、离子交换和洗脱三个步骤。
下面将详细介绍离子交换层析的原理及其应用。
首先，树脂的选择性吸附。
离子交换树脂是一种聚合物材料，具有大量的离子交换基团，能够与溶液中的离子发生化学反应，形成离子交换平衡。
当溶液中的离子与树脂表面的离子交换基团发生反应后，被选择性吸附在树脂表面上，而其他离子则通过树脂层析柱，不被吸附。
这样就实现了对离子的选择性吸附。
其次，离子交换。
在选择性吸附的基础上，溶液中的离子与树脂上的离子发生交换反应，使得被吸附的离子逐渐被替换出来。
这个过程是可逆的，当树脂上的离子被替换出来后，树脂又可以重新吸附其他离子。
这样就实现了对离子的分离。
最后，洗脱。
经过离子交换后，树脂上被吸附的离子需要被洗脱下来。
通常采用盐溶液或酸碱溶液进行洗脱，将被吸附的离子从树脂上彻底洗脱出来。
洗脱后的溶液中含有高浓度的目标离子，可以用于后续的分析或提纯。
离子交换层析技术在环境监测、食品安全、生物医药等领域有着广泛的应用。
例如，可以用于水质监测中对重金属离子的富集和分离，也可以用于生物样品中对蛋白质、核酸等生物大分子的富集和提纯。
由于其选择性强、操作简便、效果显著等特点，已成为分离和富集领域中不可或缺的重要技术手段。
总之，离子交换层析技术是一种重要的分离和富集技术，其原理简单清晰，应用广泛。
通过选择性吸附、离子交换和洗脱三个步骤，可以实现对离子的分离和富集，为后续的分析和提纯提供了重要的支持。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解离子交换层析的原理及其应用。
离子交换
离子交换设备离子交换设备简介：在纯水制作的工艺上，传统的离子交换工艺主要体现在工业纯水和超纯水的制水设备上使用到的一种流程，很多的工业水处理中运用到的离子交换，比如精细化工行业、电子电镀行业、线路板制作行业，电子、显示屏制作行业等等，离子交换设备在操作过程中比较简单，再生环节容易，离子交换设备主要在树脂的使用需要良好的选型，树脂的型号的规格决定水中的好坏和使用周期，以下是离子交换设备的一些介绍：1、离子交换是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备，其原理是在一定条件下，依靠离子交换剂（树脂）所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。
用于深度脱盐处理，产水电阻率动态可达到18MΩ·cm。
2、离子交换设备阴阳离子的基本原理：采用离子交换方法，将把水中阳、阴离子去除。
以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应式：阳离子交换柱方程：阳离子交换树脂具有酸性基团。
在水溶液中酸性基团可以电离生成H+。
每种交换树脂可以含有一种或数种离子基团，按照离子基团的电离难易程度可把交换树脂分为强性和弱性。
阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性.R-H+Na+=R–Na+H+阴离子交换柱方程：阴离子交换树脂含有碱性基团他们在水溶液中电离并与阴离子进行交换。
阴离子交换树脂按照离子基团的电离难易程度分为强碱性及弱碱性。
R–OH+Cl-=R–Cl-+OH-3、阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床，其总的反应式： R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O由上面所描述得出，水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物为H2O，达到了去除水中盐的作用。
4、混合离子交换柱（混床）：将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去，由于通过混合离子交换后进入水中的H+和OH-立即生成电离度很低（H2O），几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
离子交换设备
1．树脂用量和罐体积
交换罐中树脂的吸附量为：
Q1=Vq×106
式中 Q1——交换罐中树脂对生物产品的总吸 附量，单位； V——树脂装填量，m3；
q——单位体积树脂对生物产品的吸附量， 单位/mL。
溶液中的生物产品被树脂的吸附量为：
Q2=V1(c1—c2)· 106=Fτ(c1—c2)· 106
固定床有单床、多床、复床及混合床。
（1）单床 （2）复床 （3）混合床
离子交换设备
单柱 联
双柱串
根据溶液进入交换柱（罐）的方向又
有正吸附和反吸附两种。
连续流动床是指溶液及树脂以相反方
向连续不断流入和离开交换设备，一 般也有单床、多床之分。
（一）离子交换 设备的结构
1．常用离子交换罐
二、离子交换树脂的理化性能
1．颗粒度
大多数商品树脂多制成球形，以提高机械
强度和减少流体阻力，其直径在0.2～ 1.2mm（70～16目）之间。
粒度过小，堆积密度大，容易产生阻塞。
粒度过大，强度下降，装填量少，内扩散
时间延长，不利于有机大分子的交换。
2．交换容量
交换容量是表征树脂交换能力的重要参数，其表 示方法有质量交换容量（mmol/g 干树脂）和体积 交换容量（mmol/ml树脂）。 工作交换容量：在一定的应用条件下树脂表现出 来的交换量 再生交换容量：树脂在指定的再生剂用量条件下 再生后的交换容量。 再生交换容量=（0.5~1.0）交换容量； 工作交换容量=（0.3~0.9）再生交换容量。 工作交换容量与再生交换容量之比称为离子交换 树脂利用率。
解吸液浓度比较高，故一般采用前一种方法 较好，
但由于溶液的线速度相应增加，则流体阻力
水处理离子交换器原理
水处理离子交换器原理
离子交换是水处理中常用的一种方法，离子交换器是一种专门用来去除水中离子的设备。
离子交换器通过固体吸附、离子交换和颗粒捕获等机制，将水中的离子吸附或交换到交换树脂上，从而实现水质的净化。
离子交换器的工作原理是利用交换树脂对水中的离子进行吸附或交换。
离子交换树脂是一种聚合物材料，具有大量的离子交换基团，可以与水中的离子发生化学反应。
当水通过离子交换器时，交换树脂会吸附或交换水中的阳离子和阴离子，将其中的有害离子去除，同时释放出对水质有益的离子。
离子交换器通常包括两种类型：阳离子交换器和阴离子交换器。
阳离子交换器主要用于去除水中的阳离子，如钠离子、镁离子、钙离子等；阴离子交换器则主要用于去除水中的阴离子，如硝酸根离子、硫酸根离子、氯离子等。
通过这两种离子交换器的组合，可以实现水质的全面净化。
离子交换器的再生是保证其长期有效运行的关键。
离子交换器在使用一段时间后会逐渐饱和，失去去除离子的能力，需要进行再生。
离子交换器的再生通常通过反向冲洗、盐水洗脱或酸碱再生等方式来实现。
再生后的离子交换器可以重新投入使用，延长其使用寿命。
总的来说，离子交换器是一种有效的水处理设备，通过离子交换的原理，可以去除水中的有害离子，提高水质，保障人们的健康。
离子交换器的运行稳定、效果显著，被广泛应用于工业生产、饮用水处理、污水处理等领域。
通过合理的选择离子交换树脂和优化的操作，可以实现更好的水处理效果，为人们的生活和生产提供更加清洁的水资源。
离子交换技术在分离纯化中的应用
离子交换技术在分离纯化中的应用离子交换技术是一种常见的分离纯化技术，可以用于水处理、生物制药、食品加工等领域。
它的原理是利用离子交换树脂选择性地吸附或排除离子，从而实现分离和纯化的目的。
本文将从离子交换原理、树脂类型、应用案例三个方面介绍离子交换技术在分离纯化中的应用。
一、离子交换原理离子交换原理是将离子在溶液中交换到具有相反电荷的载体固相物上，通过离子之间的互相通透，实现对离子的分离。
一般来说，离子交换过程可以分为吸附和洗脱两个步骤。
吸附是指离子从溶液中被固定在树脂中的过程，洗脱是指从树脂中洗出吸附的离子的过程。
根据离子交换树脂的不同，吸附和洗脱机制也会有所不同。
比如，强酸性树脂会通过Cation交换，选择性地吸附阳离子，但不会吸附阴离子。
当树脂中的阳离子达到饱和时，就需要用强酸性溶液进行洗脱，将吸附的阳离子洗出。
除了强酸性树脂，还有强碱性树脂、弱酸性树脂、弱碱性树脂等不同类型的离子交换树脂，可以用来选择性地吸附不同类型的离子。
二、树脂类型离子交换树脂的种类非常多，根据化学性质可以分为强酸树脂、强碱树脂、弱酸树脂、弱碱树脂、中性树脂等。
其中强酸性树脂多应用在酸度条件下吸附，以及一些特定物质的提取之中；强碱性树脂多应用在碱性条件下吸附，以及一些酸性物质的提取之中；弱酸性树脂可以在酸性和中性条件下使用，可以吸附游离质子，也可以吸附一些阳离子；弱碱性树脂可以在碱性和中性条件下使用，可以吸附一些酸性物质。
在实际应用中，树脂的选择要根据离子的种类、浓度、pH值等多种因素来考虑。
另外，根据不同的应用场景，树脂还需要具备一定的物理性质，例如高机械强度、高温稳定性、低吸水率等。
三、应用案例离子交换技术在生物制药、化学工业、环境治理、食品加工等领域都得到了广泛的应用。
以生物制药为例，离子交换技术可以用于制药中间体的分离纯化、蛋白质的纯化、寡核苷酸的提取等。
比如，将带正电荷的蛋白质溶液通过阳离子交换树脂，可以将蛋白质与其他离子分离开来。
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程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。
离子交换分离原理及设备
溶剂
玻璃柱
盖板 滤纸
溶剂
图10-37 薄层凝胶层析装置
薄层由凝胶构成，即由凝胶构成固定相，并且不加粘合剂；
自始至终不能让凝胶干燥；
必须平衡12小时以上，以便使固定相和流动相之间的体积比标 准化。
这一类装置可用于亲水性样品物质的分离分析，如蛋白质、多
2021肽/4/1和0 核酸等。
12
AM90-1型凝胶层析仪
VF（C1 C2）10 6
V为溶液总体积，m3
VF为溶液通过交换罐的体积流量，m3 / h
2021/4/10
24
几类树脂性能的比较
类型
阳离子交换树脂
性能
强酸性 弱酸性
阴离子交换树脂 强酸性 弱酸性
活性基团 磺酸
羧酸
季胺 伯胺、仲胺
pH的影响 无
酸性交换力小 无
碱性交换力小
盐的稳定性 稳定
洗涤时水解 稳定 洗涤时水解
再生剂用量 3～5倍 1.5～2倍
Hale Waihona Puke 3～5倍 1.2～2倍交换速率 快
慢
快
12
14 13
11
10-40 连续层析装置示意图 1-接头(连接射水真空泵) 2-回流冷凝管 3-层析 4-蒸气通道 5,6-双通活塞 7-分析取样孔 8-滴液 9-烧瓶 10-温度计 11-集热式磁力搅拌器 121-4射水
13-水槽 14-水泵
与普通柱层析比较，封闭连续柱层析有其自己 的特点和优势：
2021/4/10
3
二、层析设备
层析设备的组成: 主要由: 1.进样系统 （一般为恒压泵）、 2.层析柱、 3.收集器 4.检测系统 组成。
2021/4/10
离子交换分离原理及设备介绍
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年10 月18日 星期日 1时31 分10秒0 1:31:10 18 October 2020
•
9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 1时31 分10秒 上午1时 31分01 :31:102 0.10.18
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。10/18/
ÄKTA™ explorer10
A 280 nm
23.6-ml column A 280 nm
2.0
2.0
1.0
1.0
BioProcess
SOURCE 30RPC
9.4-litre column
Column: SOURCE 30RPC, a) 10x300 mm (23.6 ml) b) FineLINE 200L, 100x300 mm (9.4 l)
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Sunday, October 18, 202018-
Oct-2020.10.18
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.10.1801:31:1018 October 202001:31
色谱分离设备
带热夹套分离柱
反转式分离柱
色谱分离设备
ÄKTAexplorer ÄKTApurifier ÄKTAFPLC
色谱分离设备
实验室层析和大规模层析的分别
分辨率
实验室
越多峰越好 种类 纯度 定性
上样速度
不注重 次/h
大规模生产
要求纯度 提高分辨率
增加
增加
样品量
产量
(生产力)
(峰越少越好)
离子交换 原理
离子交换原理
离子交换是一种常见的水处理技术，利用用于去除水中的离子、有机物质和微粒等。
离子交换基于以下原理：在一个离子交换过程中，离子交换树脂会将其上的离子与水中的离子进行交换，从而使水中的离子浓度发生变化。
离子交换树脂是一种特殊的材料，具有很高的表面积并含有大量的固定电荷。
这些电荷可以与带有相反电荷的离子进行吸附和交换。
当水通过离子交换树脂床层时，带有正电荷的离子会被树脂吸附，同时树脂上的带有负电荷的离子被释放到水中。
这种交换作用导致水中的离子浓度发生变化。
离子交换树脂可以选择性地吸附和释放特定的离子，这取决于其化学组成和设备运行条件。
不同类型的离子交换树脂可以用于去除不同的离子，如钠离子、钙离子、镁离子等。
此外，离子交换树脂还可以用于去除有机物质，如溶解性有机物质和重金属离子。
离子交换通常在水处理中用于软化水、去除硬度离子，以及去除污染物和有害物质。
离子交换技术广泛应用于家庭、工业和农业领域，以提高水质和满足特定的水处理需求。
它是一种经济高效且可靠的水处理方法。
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程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。
离子交换的基本原理和装置运行方式
离子交换的基本原理和装置运行方式离子交换的基本原理和装置运行方式借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。
离子交换是可逆的等当量交换反应。
下面一起来了解一下离子交换的基本原理和装置运行方式：1.1离子交换的基本原理水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。
其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。
离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型;按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。
⑴离子交换树脂的构造是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。
活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。
⑵基本性能①外观呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，②交联度指交联剂占树脂原料总重量的百分数。
对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为7%～10%.③含水率指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。
④溶胀性指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。
一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。
在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。
⑤密度分为干真密度、湿真密度和湿视密度⑥交换容量是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。
分为全交换容量和工作交换容量。
离子交换分离原理及设备
离子交换分离技术在工业废水处理中的应用前景
技术优势：高 效、节能、环
保
应用领域：化 工、冶金、电 力、制药等行
业
发展趋势：智 能化、自动化、
集成化
挑战与机遇： 技术瓶颈、市 场竞争、政策
支持
离子交换分离技术的未来发展方向
提高分离效率：通过改进离子交换树脂和工艺，提高离子交换分离的效率 和精度。
降低能耗：通过优化工艺和设备，降低离子交换分离过程中的能耗，实现 绿色环保。
智能化：通过引入物联网、大数据等技术，实现离子交换分离过程的智能 化和自动化。
拓展应用领域：将离子交换分离技术应用于更多领域，如生物医药、食品 加工、环境保护等。
THANK YOU
汇报人：
浓缩：将 纯化后的 溶液进行 浓缩，得 到高浓度 的溶液
纯化：将 浓缩后的 溶液进行 纯化，得 到纯度更 高的溶液
离子交换分离操作
离子交换树脂的选择：根据待分离物质的性质选择合适的离子交换树脂
离子交换树脂的预处理：去除树脂中的杂质，保证树脂的活性和稳定性
离子交换分离过程：将待分离物质与离子交换树脂接触，实现离子交换分离
反应，实现离子分离
离子交换反应的应用：广泛 应用于水处理、食品加工、
制药等领域
离子交换树脂
离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有离子交换功能 离子交换树脂的主要成分是苯乙烯和丙烯酸，具有亲水性和疏水性 离子交换树脂的种类包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和混合离子交换树脂 离子交换树脂的应用领域包括水处理、食品加工、医药工业等
离子交换分离过程
离子交换分离流程
预处理： 将待处理 溶液进行 过滤、沉 淀等预处 理，去除 杂质和悬 浮物
离子交换： 将预处理 后的溶液 通过离子 交换树脂， 实现离子 交换
钠离子交换器工作原理
钠离子交换器工作原理钠离子交换器是一种重要的水处理设备，主要用于去除水中的硬度离子，如钙、镁等离子。
本文将介绍钠离子交换器的工作原理、结构特点以及应用领域等方面的知识。
一、工作原理钠离子交换器的工作原理是利用强酸性树脂吸附水中的钙、镁等硬度离子，同时释放出相同价位的钠离子，从而实现水中硬度离子的去除。
其反应方程式如下：R-SO3H + Ca2+ → R-SO3Ca + 2H+R-SO3H + Mg2+ → R-SO3Mg + 2H+其中，R-SO3H表示强酸性树脂，Ca2+和Mg2+分别表示水中的钙离子和镁离子，R-SO3Ca和R-SO3Mg分别表示树脂吸附钙离子和镁离子后的产物，2H+表示释放出的两个钠离子。
钠离子交换器的吸附和释放过程是一个动态平衡，当树脂中的钠离子被耗尽时，需要用钠盐水进行再生，将吸附在树脂上的钙、镁离子释放出来，并将树脂表面重新置换成钠离子，以维持交换器的正常运转。
二、结构特点钠离子交换器的结构主要包括树脂罐、阀门、管道和控制系统等组成部分。
其中，树脂罐是钠离子交换器的核心部件，通常采用塑料或不锈钢材料制成，内部填充着强酸性树脂。
阀门和管道用于控制水流的进出和树脂的再生，控制系统则用于监控和控制交换器的运行状态。
钠离子交换器的结构紧凑、占地面积小，可根据不同的处理需求进行定制。
交换器的树脂容积大小、再生周期、流量范围等参数都可以根据客户的要求进行调整，以满足不同水处理场合的需求。
三、应用领域钠离子交换器广泛应用于工业、民用和农业等领域的水处理中。
在工业生产中，水质的要求非常高，如电子工业、化工、制药、食品、饮料等行业，都需要使用钠离子交换器进行水处理，以保证生产质量和设备的正常运行。
在民用领域，钠离子交换器主要用于家庭自来水的净化，去除水中的硬度离子，使家庭用水更加健康、安全。
同时，钠离子交换器还可以用于游泳池水的处理，去除水中的钙、镁离子，防止水垢的产生。
在农业生产中，钠离子交换器主要用于灌溉水的处理，去除水中的硬度离子和其他杂质，提高农作物的产量和品质。
离子交换装置简介
离子交换装置简介字体大小：大| 中| 小2006-10-21 17:08 - 阅读：1427 - 评论：0离子交换是水处理技术中最常用的一种，离子交换器是利用阴阳离子交换树脂的选择性及平衡反应原理除去水中的电解质离子的一种水处理设备，在水处理的应用方面最为广泛，特别是高纯水制取的必备设备。
离子交换是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。
离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。
当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO-等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换，从而达到脱盐的目的。
阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。
离子交换机规格表（单位：mm）型号（直径X高度）材质出水量（m3/h）￠50XX1000 有机玻璃0.2￠200X1500 有机玻璃0.3￠200X2000 有机玻璃0.5￠250X2000 有机玻璃0.7￠300X2000 有机玻璃 1.0￠400X2000 有机玻璃 2.0￠500X2000 有机玻璃 3.0￠600X2000 不锈钢衬胶 4.0￠700X2000 不锈钢衬胶 5.0￠400X3000 钢衬胶 3.0￠500X3500 钢衬胶 4.0￠600X3580 钢衬胶 5.0￠800X3760 钢衬胶8.0￠1000X3970 钢衬胶12.0?1600X4960 钢衬胶30.0可根据用户的需求，进行设计生产。
二.工作原理（1）阳离子交换器当原水进入装有H型的阳离子交换树脂的阳离子交换器，使水中含有的各种阳离子和离子交换树脂上的H+发生如下反应：Fe3+3HR-→FeR+3H+Ca2++2HR-→CaR+2H+Mg2++2HR-→MgR+2H+Na++HR-→Na+H+上述反应的结果是水中的各种阳离子（Fe3、Ca2+、Mg2+、Na+）被吸附在离子交换树脂上，而离子交换树脂上的H+，它和水中各种阴离子发生作用生成各种酸类。
离子交换分离原理及设备教学课件
结构
固定床离子交换器由交换剂层、 淋洗层和底部分布器组成，其中 交换剂层是离子交换反应发生的
主要区域。
应用
固定床离子交换器广泛应用于水 处理、湿法冶金、化学工业等领
域，可处理各种类型的溶液。
移动床离子交换器
原理
移动床离子交换器利用离子交换 剂颗粒在容器内连续移动，与溶 液进行接触和交换反应，实现离
环境保护、生物医药等。
随着人们对环境保护和资源利用 的重视程度不断提高，离子交换 分离技术的应用前景将更加广阔
。
未来，离子交换分离技术将继续 朝着高效、节能、环保的方向发 展，为人类社会的可持续发展做
出更大的贡献。
05
实验操作与注意事项
实验操作步骤
准备阶段
检查实验设备是否齐全，确保电 源、水源等正常工作。
离子交换分离原理 及设备教学课件
目 录
• 离子交换分离原理 • 离子交换设备 • 离子交换分离应用 • 离子交换分离技术发展 • 实验操作与注意事项
01
离子交换分离原理
离子交换剂
离子交换剂的定义
离子交换剂是一种不溶于水的固体物 质，其表面有活性基团，能进行离子 交换反应。
离子交换剂的分类
离子交换剂的作用
离子交换反应遵循质量作用定律，其反应速率与溶液中离子的浓度 和离子交换剂的活性基团有关。
离子交换反应的条件
离子交换反应需要在一定的pH值和离子强度条件下进行，同时需 要考虑离子的竞争吸附和反离子的影响。
离子交换选择性
1 2
离子交换选择性的定义
离子交换选择性是指离子交换剂对不同离子的吸 附能力差异，通常用选择性系数或选择性排序来 表示。
食品加工过程中需要大量用水，通过离子交换技术可以保证用
离子交换器2设备工艺原理
离子交换器2设备工艺原理离子交换器2设备是一种常见的纯水制备设备，它通过离子交换技术将水中的离子去除，进而达到提高水质的目的。
本文将介绍离子交换器2设备的工艺原理，包括设备结构、工作原理、操作流程等。
设备结构离子交换器2设备包括五大部分：1.进水系统：将待处理的水通过管道输送至设备，通常包括进水泵、进水电磁阀、压力表等。
2.预处理系统：对水进行预处理，以确保进入交换柱的水质符合要求。
预处理系统主要包括过滤器和软化器。
3.交换柱：离子交换器的关键组件，用于去除水中的离子。
交换柱内部填充有具备特定离子识别功能的树脂，可以选择性地将水中的阳离子或阴离子去除。
交换柱通常是多级联式排列，以确保出水质量。
4.再生系统：随着交换柱的使用，交换树脂会逐渐饱和，此时需要对其进行再生。
再生系统通常包括再生液箱、再生泵和再生回收柜等。
5.出水系统：处理完毕的水通过出水管道输出，同时也包括出水压力表、出水电磁阀和水质检测仪等。
离子交换器2设备的工作原理基于离子交换技术，即将一种离子与其它离子交换并去除。
离子交换柱内填充的离子交换树脂具备选择性地吸附或释放特定类型的离子的能力。
当水通过交换柱时，水中的离子会与树脂发生离子交换，从而被去除。
离子交换器设备主要分为阳离子交换器和阴离子交换器两种。
阳离子交换器通常使用带有酸性功能团的树脂（如强酸树脂），可去除水中的阳离子；阴离子交换器通常使用带有碱性功能团的树脂（如强碱树脂），可去除水中的阴离子。
随着交换树脂吸附离子的增多，树脂会饱和，此时需要进行再生。
再生时，再生液通常包括强酸、强碱等化学品，用于将树脂上吸附的离子重新释放，并将树脂清洗干净以便再次使用。
操作流程离子交换器2设备的操作流程主要分为前处理、交换、回收、再生和排放五个步骤，具体操作如下：1. 前处理将需要处理的水通过进水泵加压后进入预处理系统，经过过滤器和软化器等预处理设备，去除水中的悬浮物和碳酸盐等杂质。
2. 交换经过预处理的水通过进水阀进入交换柱，在树脂的作用下，水中的离子与树脂发生离子交换，去除水中的离子。
离子交换基本原理
离子交换基本原理离子交换是一种常见的水处理技术，通过其基本原理，可以有效地去除水中的杂质和污染物，提高水质，使其符合特定的要求和标准。
下面我将详细介绍离子交换的基本原理。
离子交换是指通过固体离子交换树脂将水中的离子与树脂上的离子进行交换，从而实现水中离子的去除或浓缩。
离子交换树脂通常是由高分子化合物构成的，可以吸附和释放水中的离子。
离子交换的基本原理可以分为吸附和解吸两个过程。
吸附是指当水通过离子交换树脂时，树脂表面的固定离子与水中的离子发生相互作用，形成化学键，并将水中的离子吸附在树脂上。
树脂表面的固定离子通常是氢离子（H+）或氢氧根离子（OH-），这些固定离子可以与水中的阳离子或阴离子进行交换。
当树脂吸附了大量的离子后，其容量将达到饱和状态，此时需要对树脂进行再生，以恢复其吸附能力。
解吸是指将水中的离子与树脂上的固定离子进行交换，使树脂释放出吸附的离子。
一般来说，树脂的再生可以通过两种方式进行：化学再生和物理再生。
化学再生是指使用化学物质与树脂上的固定离子进行反应，将吸附在树脂上的离子去除并替代为新的固定离子。
常用的化学再生剂包括盐酸、盐酸钠、盐酸铁等。
物理再生是指使用物理方法将吸附在树脂上的离子去除，常见的物理再生方法有反向冲洗、气体吹扫等。
离子交换技术的应用非常广泛，主要用于水处理领域。
通过离子交换可以有效去除水中的硬度离子（如钙、镁离子）、重金属离子（如铅、铜离子）、放射性核素（如铯、锶离子）等有害物质。
此外，离子交换也可以用于水的软化、脱盐、浓缩和纯化等过程。
离子交换技术在水处理中的应用可以提高水质，减少水中有害物质对人体和环境的影响，保护人类的健康和生态环境的可持续发展。
然而，离子交换也存在一些限制，如树脂的成本较高、再生过程中产生的废液处理问题等。
总之，离子交换是一种重要的水处理技术，通过吸附和解吸的过程，可以有效地去除水中的离子，提高水质。
离子交换技术在水处理领域具有广泛的应用前景，将为人类提供更加健康和清洁的水资源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离子交换机理及选择性
✓ 离子交换过程的选择性
• 离子的水化半径 • 离子的化合价 • 溶液的酸碱度 • 交联度、膨胀度和分子筛 • 树脂与交换离子之间的辅助力 • 有机溶剂的影响
离子交换装置及再生
✓离子交换装置
单床式 多床式
复床式
混合床式
料液
料液
料液
料液
处理液
处理液
处理液
处理液
离子交换装置及再生
离子交换机理及选择性
✓ 离子交换机理
Equilibration
Sample application and wash
Elution
Regeneration
+-- ++--+++a e b -n x e --c i a o h d n a n g e r -++-+-+++----- -+-- -+++----+--+-- -- +-----+-+-----+++- - -+-----+---+---+-------++----
• 吸附操作及设备
1.搅拌罐内的吸附操作 2.固定床吸附
色谱分离原理及设备
➢ 色谱分离原理 ➢ 色谱分离操作条件 ➢ 色谱分离设备
Column Chromatography
实验室规模空柱装柱示范录像
Gel Filtration -size
• Resin has fixed size pores which allow molecules smaller than a given size to enter
✓再生方式
料液
再生液
料液
废液
处理液 废液
顺流再生
处理液 再生液
逆流再生
离子交换装置及再生
✓再生方式
料液
再生液
料液
再生液
废液
废液
处理液 再生液
对流逆流再生
处理液 再生液
对流再生
离子交换装置及再生
✓再生操作
交换 反洗 再生 水洗 交换
料液
Hale Waihona Puke 废水再生水正洗水料液
处理液
反洗水
再生废液
废水
动画演示
处理液
离子交换装置及再生
• 孔结构
离子交换机理及选择性
✓ 离子交换机理
A RB RA B
薄膜
B+
A+
离子交换过程包括5步： 1. A+自溶液扩散到树脂表面； 2. A+从树脂表面扩散到树脂 内部的活性中心；
3. A+在活性中心发生交换反 应；
4. 解吸离子B+自树脂内部的 活性中心扩散到树脂表面；
5. B+从树脂表面扩散到溶液；
淋洗水、解吸液及再生剂进口
被交换溶液进口
废液出口
分布器
反吸附离子交换罐
分布器 淋洗水、解吸液及再生剂出口，反洗水进口
扩口式离子交换器
混合床交换罐制备无机盐的流程
漩涡式连续离子交换设备 筛板式连续离子交换设备
离子交换设备的计算
✓ 罐体积
罐体积Vt： Vt V y
罐高径比一般取Hi/D=2～3。
• Small molecules will take longer to pass down the column than large ones because they travel further
• Can estimate molecular weight by comparison with a standard
离子交换分离原理及设备
➢ 离子交换树脂及其分离原理
✓ 离子交换树脂的分类及合成 ✓ 离子交换树脂的理化性能 ✓ 离子交换机理及选择性
➢ 离子交换装置及再生 ➢ 离子交换设备及计算
✓ 离子交换设备的结构 ✓ 离子交换设备的计算
离子交换树脂的分类
• 按树脂骨架的主要成分分为聚苯乙烯型树脂、聚丙 烯酸型树脂、酚-醛型树脂等； • 按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂； • 按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂(微孔树脂)、 大网络树脂(大孔树脂)及均孔树脂； • 按树脂的酸碱性分为强酸性、弱酸性阳离子交换树 脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。
Ion Exchange - charge
a) Mixture of proteins is applied to the negatively charged column resin – balanced by Na+ ions (red)
b) -ve and neutral proteins pass in the void volume, +ve proteins stick
几类树脂性能的比较
类型
阳离子交换树脂
性能
强酸性 弱酸性
阴离子交换树脂 强酸性 弱酸性
活性基团 磺酸
羧酸
季胺 伯胺、仲胺
pH的影响 无
酸性交换力小 无
碱性交换力小
盐的稳定性 稳定
洗涤时水解 稳定 洗涤时水解
再生剂用量 3～5倍 1.5～2倍
3～5倍 1.2～2倍
交换速率 快
慢
快
慢
离子交换树脂的理化性能
✓再生操作
混合床再生的操作过程
具有多孔支持板的离子交换罐
圆筒体的高径比一般为 2～3，树脂层高度约为圆 筒高度的50 ～70％。
1-视镜 2-进料口 3-手口 4-液体分布器 5-树脂层 6-多孔板 7-尼龙层 8-出液口
具有块石支持层的离子交换罐
1-进料口 2-视镜 3-液位计 4-树脂层 5-卵石层 6-出液口
• 吸附分离机理
吸附法是利用合适的吸附剂，在一定的操作条件 下，使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外表 面上，再以适当的解吸剂将产物从吸附剂上解吸下来， 从而达到分离浓缩的目的。
吸附分离原理及设备
• 吸附剂的选择
吸附剂按其化学结构可分为两大类：一类是有机 吸附剂，如活性炭、球形炭化树脂、聚酰胺、纤维素、 大孔树脂等；另一类是无机吸附剂，如白土、氧化铝、 硅胶、硅藻土等。
✓ 交换设备的放大
1.根据交换罐负荷相同的原则放大； 2.根据交换罐中溶液空塔流速相同的原则放大； 3.溶液通过床层的压力降
离子交换的应用及特点
• 应用
1.氨基酸 2.有机酸 3.抗生素 4.生物酶
• 特点
1.树脂无毒且可反复使用 2.少用或不用有机溶剂 3.成本低 4.设备简单 5.操作方便
吸附分离原理及设备
• 颗粒度：大多数为球形，直径0.2～1.2mm； • 交换容量：表示方法有质量交换容量(mmol/g树
脂)和体积交换容量(mmol/mL树脂)；此外还有工作 交换容量和再生交换容量；
• 机械强度 • 膨胀度 • 含水量及密度：含水量一般是0.3～0.7g/g干树脂)；
湿堆积密度和湿真密度一般为600～850kg/m2和1100～ 1400kg/m2；