离子交换在食品及有关工业的应用.pptVIP

离子交换技术的发展 1814年，英国人开始认识了交换现象 利用离子交换技术法软化水始于20世纪初期 在30年代，由于离子交换树脂的出现，离子交换技术的应用迅速发展，广泛应用于化工、医药、食品等领域 离子交换在食品及有关工业的应用 制糖工业：采用阳离子交换树脂。如Na型阳离子交换剂进行糖汁一级提纯的方法。 水解工业：对木材和各种农业废物水解时所得糖溶液进行净化。 酵母工业：废蜜的提纯 水处理：水的软化、水的软化和部分脱盐、水的脱盐。 制药工业的应用 废水处理 其他：碘的提取、电解质和非电解质的分离 一、离子交换的基本概念 定义：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。 二、离子交换树脂 (一)离子交换剂的基本概况 1定义：凡具有离子交换能力的物质，统称为离子交换剂。一种多孔状的固体，不溶于水，也不溶于电解质溶液，但能从溶液中吸取离子而进行离子交换。 2、离子交换剂的构成 离子交换剂是由固定的”骨架”本体成分和可交换的离子基团构成。 3、分类：①按“骨架”成分分：可分为无机和有机两大类。 有机合成离子交换树脂根据树脂所含有的活性基团的不同，树脂的分类如下 ： (1)、阳离子交换树脂cation-exchange resin 阳离子交换树脂：合成树脂的本体上带有酸性活性基团，可以被阳离子所交换的树脂。 不能交换的离子称固定离子，可交换的离子称平衡离子。 磺酸型离子交换树脂所含有的活性基团磺酸基 (一SO3H)中，含有一个可被交换的阳离子H+和一个不能交换的阴离子S03 - 能交换阳离子的活性基团，除磺酸基以外，还有次甲基磺酸基(一CH2SO3H)、磷酸基(一PO3H2). 羧基(一COOH)、酚基 (一0H)。酸性强弱由活性基团决定，根据活性基团酸性强弱的不同，顺序如下： 强酸性阳离子交换树脂：磺酸基 (一SO3H) 弱酸性阳离子交换树脂 ：羧基(一COOH)、酚基(一OH) 。 (2)、阴离子交换树脂anion exchange resin 阴离子交换树脂：本体上带有碱性活性基团，可以被阴离子所交换的树脂。 其活性基团，都含有一个可以交换的阴离子和一个不能交换的阳离子。 强碱性阴离子交换树脂：季胺基（聚苯乙烯型季胺基强碱性阴离子交换树脂） 弱碱性阴离子交换树脂 ：伯胺基 (一NH2 )仲胺基 (一NH(CH3))及叔胺基(一N(CH3)2的树脂。 (3).特殊的离子交换树脂 螯合树脂：氨基二乙酸基的树脂对Cu2+、Co2+、Ni2+有很高的选择性 大孔径离子交换吸附树脂：合成过程中加入了一定量的致孔剂，如汽油或苯等，待聚合完毕后，再将这些惰性溶剂从聚合物中赶走，由此而形成海绵状的高强度大孔径树脂。 树脂在极性和非极性溶剂中溶胀程度的差异较一般树脂小，对氧化剂的稳定性好，对大离子的交换较快。因此，可以在非水溶液和混合介质中进行离子交换，可用于交换相对分子质量高的离子。 萃淋树脂(Levextrel resin)它是将液体萃取剂加入到苯乙烯和二乙烯苯单体混合物中，用特殊的悬浮聚合法制成。 型号为了区别离子交换树脂同一类型的不同品种，有三位阿拉伯数字表示，第一位：代表产品分类；第二位：代表骨架的差异；第三位：为顺序号，用以区别基团。 (二)离子交换树脂的基本性能 含水量和密度 粒度 交联度 溶胀变化 交换容量 选择性 1．含水量和密度 商品离子交换树脂具有亲水性，常含有一定的结合水分。结合水的含量与其官能基的性质及交联度有关，并随着空气湿度变化而改变。 测定树脂含水分的方法可用烘干法，或用Karl Fisher试剂滴定法。 树脂的湿真密度，是指树脂在水中充分膨胀后，树脂颗粒本身的密度 (g/cm3)，一般在1.04～1.3g/cm3左右。 2、粒度 树脂的粒度关系到离子交换速度、树脂床中液流分布均匀性和液流压强降，以及反洗时树脂流失等 。通常树脂床使用的树脂，其颗粒粒径约0.3～1.2mm。特殊用途的细磨树脂，其半径可小至0.04mm 粒度的方法有两种： 以颗粒半径表示 以筛子 (目数)表示。标准筛又有两种即：美国筛和英国标准筛（BSS) 。 3、交联度 将树脂的骨架用交联法形成一个巨大且可与热固性塑料相比拟的分子网。这种交联的程度称为交联度。 树脂的交联度是按合成时所用单体中含有交联剂的质量分数来表示的。 例如，聚苯乙烯树脂的交联度为8%DVB，它的意义是这种树脂合成时单体中苯乙烯占92%，二乙烯苯占8%。 离子交换树脂的交联度与其许多性质 (溶解度、交换容量、膨胀性、选择性、含水量，稳定性等)都有关系。 交联度大的树脂特点 空隙率小，相对密度大