離子交換樹脂的工作原理

在離子交換過程中，水中的陽離子(如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂上的H+ 進行交換，水中陽離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中。 水中的陰離子(如Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂上的OH-進行交換，水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的OH- 交換到水中。而H+ 與OH- 相結(jié)合生成水，從而達到脫鹽的目的。

離子交換機理：化學吸附

歷程：

與液固相反應(yīng)的歷程類似，

①溶液內(nèi)離子擴散至樹脂表面，

②由表面擴散到樹脂內(nèi)部，

③離子交換，

④被交換的離子從樹脂內(nèi)部擴散至表面，

⑤被交換的離子再擴散至溶液中，

控制步驟為內(nèi)擴散。

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(３) 對有色物的吸附

糖液脫色常使用強堿性陰離子樹脂，它對擬黑色素(還原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物)和還原糖的堿性分解產(chǎn)物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由于前兩者通常帶負電，而焦糖的電荷很弱。

通常，交聯(lián)度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結(jié)構(gòu)樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。

6、離子交換樹脂的物理性質(zhì)

離子交換樹脂的顆粒尺寸和有關(guān)的物理性質(zhì)對它的工作和性能有很大影響。

(１) 樹脂顆粒尺寸

離子交換樹脂通常制成珠狀的小顆粒，它的尺寸也很重要。樹脂顆粒較細者，反應(yīng)速度較大，但細顆粒對液體通過的阻力較大，需要較高的工作壓力；特別是濃糖液粘度高，這種影響更***。因此，樹脂顆粒的大小應(yīng)選擇適當。如果樹脂粒徑在0.2mm(約為70目)以下，會明顯增大流體通過的阻力，降低流量和生產(chǎn)能力。

1、離子交換樹脂的基本類型

(１) 強酸性陽離子樹脂

這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。

樹脂在使用一段時間后，要進行再生處理，即用化學藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結(jié)合而恢復原來的組成。

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2酯化反應(yīng)

丙烯酸與甲醇反應(yīng)合成丙烯酸甲酯、丙烯酸與乙醇反應(yīng)合成丙烯酸乙酯的工業(yè)生產(chǎn)全都采用樹脂催化劑，丙烯酸與丁醇反應(yīng)生成丙烯酸丁酯的部分工業(yè)裝置采用了樹脂催化劑，還有部分裝置仍采用濃硫 酸做催化。碳四法合成甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸與甲醇的酯化反應(yīng)、乙二醇二醋酸酯、乙酸乙酯的工業(yè)生產(chǎn)均有樹脂催化劑的應(yīng)用。

3醚化反應(yīng)

煙臺萬華和南京亨斯邁引進的兩套丙烯與異丁烷共氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷項目副產(chǎn)大量叔丁醇，采用大孔強酸性樹脂催化劑與甲醇反應(yīng)生成MTBE來消化部分副產(chǎn)。二甲醚的生產(chǎn)過程使用了大孔強酸性樹脂催化劑。

41,4-丁二醇（BDO)有多種生產(chǎn)工藝

其中英國戴維（Davy）工藝技術(shù)公司開發(fā)的順酐酯化加氫工藝，該方法首先將順酐與一元醇（甲醇或乙醇等）進行酯化反應(yīng)生成順丁烯二酸二酯，然后進行加氫水解得到1,4-丁二醇。其中的***步反應(yīng)順酐酯化采用了DZH型樹脂催化劑進行催化反應(yīng)，在國內(nèi)得到工業(yè)化應(yīng)用。

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