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离子交换

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离子交换技术与应用

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离子交换是指利用离子交换剂能吸附溶液中一种离子同时放出另一种相同电荷的离子的特点,使这种交换剂和溶液之间进行的同号离子相互交换现象叫离子交换。离子交换技术是借助于离子交换树脂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。目前,离子交换主要用于水处理(软化和纯化),溶液(如糖液)的精制和脱色,从矿物浸出液中提取铀和稀有金属,从发酵液中提取抗生素以及从工业废水中回收贵金属等。

(1)水处理

水处理系统普遍采用离子交换技术,离子交换树脂在水处理领域的用量约占总产量产量的90%,用于水中的各种阴阳离子的去除。目前,离子交换树脂主要应用于火力发电的纯水处理上,其次是原子能、半导体、电子工业等。

(2)食品工业

离子交换设备可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如:高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后,再经水解反应,产生葡萄糖与果糖,而后经离子交换处理,可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的使用仅次于水处理。

(3)制药行业

离子交换技术在制药工业的应用对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提纯等方面有所应用。

(4)合成化学和石油化学工业

在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换技术代替无机酸、碱,同样可进行上述反应,且优点更多。如离子交换树脂可反复使用,产品容易分离,反应器不会被腐蚀,不污染环境,反应容易控制等。

(5)环境保护

离子交换设备被应用在许多受关注的环境保护问题上。目前,许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,可以使用离子交换树脂进行回收。如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液中的有用物质等。

(6)湿法冶金

离子交换技术可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

随着科学技术的不断发展,离子交换设备、EDI设备、软化水设备的性能将不断提高,应用于更广泛的领域。