離子交換樹脂在生化分離中的應(yīng)用

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曾茜黃琴黃麗萍離子交換樹脂的原理離子交換樹脂的分類和性能離子交換樹脂的應(yīng)用總結(jié)與展望離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為高分子骨架、離子交換基團(tuán)和孔高分子骨架是由交聯(lián)的高分子聚合物組成：離子交換基團(tuán)一部分被束縛在高分子骨架上，稱為固定離子；一部分可以活動，稱為可交換離子或反離子陽離子交換過程：R-A++B=R-B++A+(1)陰離子交換過程：R+C-+D=R+D+C-(2)式中R—樹脂本體；A、C—樹脂上可被交換的例子；B、D—溶液中的交換例子

根據(jù)制造工藝不同，離子交換樹脂內(nèi)部形成不同的孔型結(jié)構(gòu)，常見的有凝膠型樹脂和大孔型樹脂兩種

大孔型：苯乙烯系強(qiáng)酸陽離子交換樹脂（D301-IIIFC)丙烯酸系弱酸陽離子交換樹脂（D113-IIIFC)苯乙烯系強(qiáng)堿陽離子交換樹脂（D201FC)等等。（大孔型樹脂由于孔隙較大、較多，用它除去水中高分子有機(jī)物具有良好效果，但交換能力較凝膠型差；特點(diǎn)二是吸附能力強(qiáng)，與交換離子結(jié)合牢固，所以不易恢復(fù)其交換能力）物理性能主要從離子的外觀、粒度、密度、含水量、轉(zhuǎn)型膨脹率和耐磨性判斷其實(shí)用性對離子交換水處理來說樹脂圓球率越高越好，含水量和樹脂的類別、結(jié)構(gòu)，酸堿性、交聯(lián)度、交換容量、離子形態(tài)等有關(guān)，含水量愈大，表示樹脂孔隙愈大交聯(lián)度愈小，一般樹脂含水量在40%-60%之間；轉(zhuǎn)型膨脹率表征樹脂的老化程度，耐磨性是影響樹脂使用性能的指標(biāo)之一。離子交換樹脂的性能化學(xué)性能（1）離子交換樹脂是一種不溶性的高分子電解質(zhì)，在水溶液中能發(fā)生電離，電離反應(yīng)分別為：該電離過程使水溶液呈酸性或堿性，且溶液的pH值也影響樹脂離子交換能力，因此在實(shí)際操作時，檢測pH值很重要。

各類樹脂有效pH值范圍選擇性

離子交換樹脂對水中各種離子的交換能力是不相同的，例如在常溫、低濃度水溶液中，樹脂對一些常見離子的選擇性為：強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞H+弱酸性陽離子交換樹脂：H+＞Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞HCO3-＞HSiO3-弱堿性陰離子交換樹脂：OH

-＞SO42-＞NO3

-＞Cl-＞HCO3

-＞HSiO3–

化合價越大的離子被交換（吸附）的能力越強(qiáng)；在同價離子中則優(yōu)先交換院子序數(shù)大的離子熱穩(wěn)定性

在受熱作用下樹脂保持理化性能（主要為交換容量）不變的能力。各種樹脂的熱穩(wěn)定性順序可排列為：弱酸性＞強(qiáng)酸性＞弱堿性＞Ⅰ型強(qiáng)堿性＞Ⅱ型強(qiáng)堿性弱酸性陽樹脂的工作溫度可高達(dá)200℃，而聚苯乙烯系Ⅱ型強(qiáng)堿性最高使用溫度只有40℃左右。

1、水處理2、食品工業(yè)3、制藥行業(yè)4、化學(xué)合成和石油化學(xué)工業(yè)5、環(huán)境保護(hù)6、濕法冶金及其他離子交換樹脂的應(yīng)用

（二）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)裝置上。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(yīng)，產(chǎn)生葡萄糖與果糖，而后經(jīng)離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業(yè)中的消耗量僅次于水處理。（三）制藥行業(yè)

離子交換樹脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。離子交換樹脂本身可作為藥劑內(nèi)服，具有解毒、緩瀉、去酸等功效，可用于治療胃潰瘍、促進(jìn)食欲、去除腸道放射物質(zhì)等。對于外敷藥劑，用離子交換樹脂粉末可配制軟膏、粉劑及嬰兒護(hù)膚用品，用以吸除傷口毒物和作為解毒藥劑。（四）合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)

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

甲基叔丁基醚（MTBE）的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應(yīng)而成，代替了原有的可對環(huán)境造成嚴(yán)重污染的四乙基鉛。

（六）原子能工業(yè)

離子交換樹脂在原子能工業(yè)上的應(yīng)用包括核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹脂制備高純水，是核動力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。離子交換樹脂還是原子能工業(yè)廢水去除放射性污染處理的主要方法。（七）濕法冶金及其他

離子交換是冶金工業(yè)的重要單元操作之一。在鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬貴金屬和過渡金屬的分離、提純和回收方面，離子換樹脂均起著十分重要的作用。離子交換樹脂還用于選礦。在礦漿中加入離子交換樹脂可改變礦漿中水的離子組成，使浮選劑更有利于吸附所需要的金屬，提高浮