离子交换在食品及有关工业的应用教材课程.ppt

;离子交换技术的发展;离子交换在食品及有关工业的应用;一、离子交换的基本概念 ;二、离子交换树脂 ;2、离子交换剂的构成;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 ：;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 ;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 ;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;1．含水量和密度;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 ;;3、交联度 ;交联度大的树脂特点;4、溶胀变化;树脂溶胀影响因素;5、交换容量;交换容量的表示法 ;6、选择性 ;三、离子交换的基本原理;例如以泡沸石软化水，泡沸石可以用Na2R来表示，其中R表示极大的阴离子部分，而Na+则是可被置换的离子。 泡沸石中的Na+和水中的Ca2+起了交换反应，水中的Ca2+被离子交换剂吸附而水被软化。 ;2、唐南理论 (Donnan Theory);对于阳离子交换树脂，它的平衡离子是阳离子，因而可以和外部溶液中的阳离子进行交换，它的固定离子是带负电荷的阴离子。由于阳离子交换树脂内部存在着众多的带负电荷的固定离子，它们所产生的排斥力使溶液中的阴离子不能进入树脂颗粒内部进行交换。这???现象称为唐南排斥。 这就是阳离子交换树脂能交换阳离子，不能交换阴离子的原因。;3、离子交换动力学 ;5、离子交换速率 ;6、影响离子交换速率的因素 ;四、离子交换的操作过程、装置及其设计原理 ;交换柱内的再生;(二)装置分类： 可粗分为间歇式、固定床、连续式移动床及连续式流动床离子交换设备。 ;1、间歇式离子交换;2、固定床离子交换 ;柱式固定床剖视图 ;3、连续式离子交换;(三)设计主要解决下面几个问题: 选择离子交换剂的类型和操作方式 确定操作条件和计算离子交换剂的用量 确定离子交换单元设备的尺寸 考虑各种附属装置 ;复习题