什么是離子交換樹脂？

　　離子交換樹脂是一類具有官能團網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的大分子化合物。它由一個不溶性的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、附著在骨架上的官能團和在官能團上電荷相反的可交換離子組成。離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂。如果它有一個酸性官能團，它可以與溶液中的陽離子交換，即陽離子交換樹脂；如果它有一個堿性官能團，它可以與陰離子交換，那就叫做陰離子交換樹脂。兩性樹脂是一種離子交換樹脂，在同一樹脂中分為強酸弱堿、弱酸強堿和弱酸弱堿兩類。
　　離子交換樹脂在現(xiàn)代制糖工業(yè)中起著重要的作用。離子交換樹脂由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成�？紫督Y(jié)構(gòu)分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結(jié)構(gòu)的稱大孔型樹脂，在全名稱前加“大孔”。分類屬酸性的應(yīng)在名稱前加“陽”，分類屬堿性的，在名稱前加“陰”。如：大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。世界上許多糖廠生產(chǎn)精制糖和高級食用糖漿。它們大多采用離子交換樹脂對糖溶液進行脫色和純化。在過去，傳統(tǒng)的用骨炭精煉糖廠已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向使用離子交換樹脂。
　　離子交換技術(shù)歷史悠久，一些天然物質(zhì)如沸石泡沫和煤中磺化煤可用作離子交換劑。離子交換樹脂可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類（或再分出中強酸和中強堿性類）。然而，隨著現(xiàn)代有機合成技術(shù)的迅速發(fā)展，許多優(yōu)良的離子交換樹脂被開發(fā)出來，并開發(fā)了許多新的應(yīng)用方法。它廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，特別是高科技產(chǎn)業(yè)和科研領(lǐng)域.近年來，國內(nèi)外生產(chǎn)了數(shù)百種樹脂，年產(chǎn)量達幾十萬噸。在工業(yè)應(yīng)用中，離子交換樹脂具有加工能力大、脫色范圍廣、脫色率高、各種離子去除率高、重復(fù)再生、使用壽命長等優(yōu)點。運營成本較低(盡管單一投入的成本較高)。基于離子交換樹脂的許多新技術(shù)，如色譜分離、離子排斥、電滲析等，具有獨特的功能，可用于各種特殊任務(wù)，其他方法難以實現(xiàn)。離子交換技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用仍在迅速發(fā)展。
　　離子交換樹脂的應(yīng)用是近年來國內(nèi)外糖業(yè)的一個重要研究課題。離子交換樹脂可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類（或再分出中強酸和中強堿性類）。它是糖業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。膜分離技術(shù)在制糖工業(yè)中的應(yīng)用也得到了廣泛的研究。
　　離子交換樹脂均采用有機合成法制備。常用的原料是苯乙烯或丙烯酸(酯)，通過聚合制備，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，然后在骨架中引入不同類型的化學(xué)活性基團(通常是酸性或堿性基團)。
　　離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。大多數(shù)是粒狀的，有些是纖維狀或粉狀的。樹脂的粒徑一般在0.3~1.2mm之間，大部分在0.4~0.6mm之間。它們具有較高的機械強度(牢度)，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定，在正常條件下有較長的使用壽命。
　　離子交換樹脂含有一個(或多個)化學(xué)活性基團，即交換官能團，某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH-或Cl-)可與水溶液分離，同時吸附溶液中存在的其它陽離子或陰離子。



一、陰陽樹脂分層
反沖洗：開啟下進閥、上排閥、啟動中間水泵，用RO出水大流量（約3000L/h）沖洗20分鐘后，小流量（約600L/h）的沖洗約15分鐘使樹脂松動分層。
樹脂分層的好壞，還與樹脂的失效程度有關(guān)，樹脂失效程度越大，分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結(jié)抱團無法分層時：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調(diào)節(jié)排空閥門，使壓縮空氣從混床由下進上排出，從上下窺視鏡觀察樹脂松動以利分層，視其情況可以延長操作時間和次數(shù)，再按照上述反沖洗方法處理陰陽樹脂的分層。
陰陽樹脂的分層是再生操作中非常關(guān)鍵和重要的步驟。
二、排除柱內(nèi)積水
排水靜置沉降：關(guān)閉中間水泵及進水閥，打開中排閥、下排閥，排盡樹脂柱內(nèi)積水（以免再生液被稀釋），水流盡后靜置5分鐘。
三、配制酸堿液注意事項
配制酸堿液時務(wù)必小心操作，戴上護目鏡、橡膠手套和口罩等，保持室內(nèi)通風(fēng)；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時就醫(yī)。
四、陰樹脂進堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好；2、調(diào)節(jié)好堿液桶上的出液閥門，打開進堿閥（上進），啟動堿液泵，打開排空閥排除其空氣，待堿液進入后，完全浸泡陰樹脂層時，關(guān)閉排空閥，開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h（進堿約45分鐘）；3、堿液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進堿管線20分鐘，再關(guān)閉堿液泵、進堿閥；4、再打開上進水閥、啟動中間水泵，用RO水進行沖洗至中排閥排出，直至pH =10為止。再打開下排水閥，關(guān)閉中排水閥，直至出水
五、陽樹脂進酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好；2、調(diào)好酸桶上的出液閥門，打開進酸閥（下進），啟動酸液泵，打開排空閥排除其空氣，待酸液進入后（流量約
為250-300l/h）完全浸泡陽樹脂層時（中排窺視鏡觀察），關(guān)閉排空閥，同時開啟中排閥并控制其開啟程度；3、中排出液pH =1時可適當(dāng)加大進酸流量，以使陽樹脂不發(fā)生撓動為佳（進酸約需40分鐘）；4、酸液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進酸管線20分鐘，關(guān)閉酸液泵 、進酸閥；5、再打開上進閥、下進閥，啟動中間水泵用RO水進行沖洗，測試中排閥的出水pH =7-8時，關(guān)閉上進、下進閥，由中排把水排盡。
六、陰陽樹脂混合
1、樹脂清洗合格后，打開下進、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關(guān)中間水泵和進水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進氣閥門的進氣量（進氣壓力為
0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結(jié)束后，關(guān)閉進氣閥、排空閥，再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產(chǎn)生氣泡，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時，可以重復(fù)混合操作）。
七、混床的沖洗
混合完畢后，用RO出水進行正洗。正洗流量一般為2000L/h，沖洗約30分鐘，以排出水符合純化水水質(zhì)指標為終點。
八、再生過程中可能出現(xiàn)的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內(nèi)積水由下排閥排掉，打開排氣閥，然后以很低的流速(使樹脂層不動)以反洗的方式從柱體下部進水，當(dāng)液面淹沒全部樹脂時，立即停止進水，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進行沖洗即可。
2、影響樹脂再生程度的因素，主要有再生劑的用量、濃度、純度、再生時間、再生劑的流速、再生時的溫度等，在實際操作中應(yīng)予注意�；齑苍试S工作壓力≤0.2MPa。