离子交换法应用总结

离子交换法的发展趋势及应用

1、离子交换分离法的发展

离子交换技术有相当长的历史，早在1850 年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交换现象，但离子交换作为一种现代分离手段,是在20 世纪40 年代人工合成了离子交换树脂以后的事。而某些经过磺化制得的天然产物都可用作离子交换剂。随着技术的发展研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，离子交换树脂是应用最广泛的离子交换剂。离子交换的选择性较高，适用于高纯度的分离和净化。

70 多年来离子交换分离法取得了突飞猛进的进展，随着近现代有机合成工业技术的迅速发展，开发了多种新的应用方法，应用范围日益扩大，已经由最初的水处理工业发展到当前的化工、电力、环境科学、食品加工和医疗药物等领域，特别是高新科技产业和科研领域中应用更加广泛。

2、离子交换分离法的应用

1）重金属污水处理工业

近年来，一种将传统的离子交换与电渗析有机结合的技术——电去离子技术引起了人们的注意。电去离子技术是在电场的作用下将离子交换膜和离子交换树脂相结合，实现离子的深度脱除与浓缩的新型离子分离过程。将离子交换与电渗析有机的结合起来，具有离子交换深度除盐和电渗析连续除盐的优点，同时弥补了电渗析的浓差极化所造成的不良影响，而且避免了离子交换树脂酸碱再生所造成的二次污染。此外，在超纯水生产领域，目前将电去离子技术置于反渗透之后以取代传统的离子交换混床，已成为新一代清洁生产工艺的核心技术。随着研究的不断深入，电去离子技术将成为具有很大发展潜力的重金属废水处理技术，实现废水“零排放”。

2）食品工业

离子交换树脂是食品和发酵工业产物中提纯、分离、浓缩、催化的良好材料。它广泛的应用于糖液的脱色、脱盐、软化，副产物的回收、分离、异构体拆分和

，调节pH，葡萄糖与果糖的分离等。(1)在制酒工业中对酒类的去浊去酸去碱去SO

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提取酒糟中的柠檬酸以及调节控制酿酒用水的水质；(2)在乳制品工业中提高乳制品的稳定性，调整乳制品中钙的含量，去除乳清中盐的含量；(3)其他方面的应用如油脂中脱酸脱咖啡因去金属离子；(4)食品添加剂的纯化、食品调味剂如

酱油脱色，制取高钙高钾酱油、食用染料的提取、蜂蜜中除铁；(5)天然色素的提取脱盐、香料的脱色；海产食品的去味、豆浆的去味；(6)果酱的脱盐等诸多方面都有比较广泛的应用。其中阴离子交换柱层析法是目前在多糖纯化中应用最普遍的一种方法。

3）医药工业

离子交换法纯化鸡卵黄免疫球蛋白，简称IgY。经大量的研究发现，IgY 具有不与人类补体以及类风湿因子结合等免疫学特性，现在已被广泛应用于免疫学诊断和医药等许多方面，因而IgY 分离纯化的研究有着重要的意义。采用一步洗脱离子交换纯化IgY，该法与传统的盐析法相比，活性损失较小，蛋白质回收率和纯度较高，改善了传统的盐析法不能同时具有高纯度和高回收率的缺点；而且仪器设备操作简便，成本低，可实现大规模生产制备高纯度和高回收率的鸡卵黄免疫球蛋白。

4）清洁能源工业

生物柴油是以动植物油脂为原料制备的长碳链脂肪酸甲酯。生物柴油是一种可再生且对环境友好的替代燃料，由于其闪点高，含硫量低，并且具有良好的动力性能与排放性能而被广泛关注。离子交换树脂对酯交换和酯化反应来制备生物柴油有着较高的活性，且制得的产品无需后处理，对环境友好且树脂还可以反复使用。离子交换树脂作为酯交换的固体酸碱催化剂，具有化学性质稳定，催化活性高，使用方便等优点；离子交换树脂也可以作为一种载体，以脂肪酶为催化剂，催化制备生物柴油。离子交换分离技术经过70年的不断发展与完善，已渗透用到各种领域中。成为分离与富集很多物质组分行之有效的方法之一，并且由于其成本低，可重复利用，易于操作，劳动强度小，无污染，经济效应好等诸多特点，离子交换分离技术将得到更广泛的应用，应用领域也将越来越广阔。

5）天然物的提取和纯化

随着分离科学与技术的进步，树脂提取分离技术在天然产物提取分离中的应用日益增加。天然氨基酸主要来源于蛋白质水解液或微生物发酵液，随着来源的不同，体系中氨基酸的含量与半生杂质的类型也有所区别，因而提取分离工艺也不尽相同[14]。由于树脂对不同氨基酸的选择性不同，可以利用阳离子交换树脂对混合物氨基酸进行分离；利用弱酸性阳离子交换树脂或弱碱性阴离子交换树脂，

可以提取、纯化抗生素和蛋白质；利用阳离子交换树脂提取分离和富集生物碱；利用阴离子交换树脂使糖类物质分离和纯化；利用阴离子交换树脂吸附分离莽草酸。

由于离子交换树脂提取分离技术设备简单、操作方便、生产连续化程度高，而且得到的产品往往纯度高，成本低，随着科学技术的发展、人们生活水平的提高，离子交换树脂在各行业中的应用将越来越广泛，对生产过程中的条件控制也越来越严格。因此，增加树脂品种，提高树脂的安全性是未来树脂应用研究的主要领域之一。因而离子交换树脂在天然产物提取分离研究与生产中的应用必将日益广。