离子交换分离原理及设备.pdf
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大学课件生物工程设备离子交换分离原理及设备
汇报人:
目录
离子交换分离原理
壹
离子交换设备类型
贰
应用领域
叁
操作流程
肆
维护保养
伍
离子交换分离原理
第一章
基本概念
离子交换是利用固态离子交换剂与溶液中的离子进行可逆交换的过程。
离子交换的定义
离子交换过程中，交换剂上的离子与溶液中的离子达到动态平衡状态。
离子交换平衡
离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂，常见的有树脂和沸石。
离子交换剂的种类
工作原理
离子交换树脂的选择性
离子交换树脂根据其功能基团的不同，选择性地吸附溶液中的特定离子。
离子交换动力学
离子交换过程遵循一定的动力学规律，影响分离效率和设备设计。
交换
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离子交换动力学当溶液中的A与树脂内离子B发生交换反应时，整个反应历将经历五个阶段：（1）膜扩散过程在树脂微粒周围包围着一层静止的液膜，离子必须通过这个膜方能到达树脂表面，这叫膜扩散过程（2）粒扩散过程A离子由表面进入树脂内部，进入交换位置（3）化学交换反应过程（4）B离子由树脂内部进入到树脂表面（5）B离子从表面通过液膜进入外界溶液第19页,共26页，星期六，2024年，5月影响扩散速度的因素1树脂颗粒大小——颗粒越小、内扩散距离短、内扩散速度快2树脂交联度——交联度愈大，树脂网孔减小，扩散速度愈慢3温度——温度升高、有利于提高扩散速度4交换离子的大小———交联度愈大，树脂网孔减小，扩散速度愈
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关于离子交换原理第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日离子交换的定义及发展离子交换树脂及其分离原理离子交换树脂的分类离子交换树脂的理化性能离子交换机理及动力学离子交换装置及再生离子交换的应用主要内容第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日（一）定义利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用，使欲提取的组分与其它组分进行分离的单元操作离子交换是一种新型的化学分离过程，是从水溶液中提取有用组分的基本单元操作。树脂容量有限，若溶液中离子浓度太高，则树脂用量多，设备尺寸大，所以离子交换不适宜处理较浓的工艺溶液。离子交换第4页，共26页，星期日，
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第五章离子交换分离法
离子交换分离法
利用离子交换剂与溶液中的离子
发生交换反应进行分离的方法称
为离子交换分离法
5.1 离子交换树脂的概念
5.1.1离子交换树脂的定义
5.1.2离子交换树脂的理化性质
5.1.3离子交换树脂的命名方式
5.1.4离子交换树脂基体的组成
5.1 离子交换树脂的概念
5.1.1 离子交换树脂的定义
离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高
分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接
在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可
交换离子三部
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（4）树脂的交联度、膨胀度和分子筛对于无机离子和有机大分子,交联度大、膨胀度小的树脂选择性比较好对于大离子的吸附，情况要复杂些。膨胀度:当膨胀系数的值很小时，空间效应占主要地位，交换容量随膨胀系数而增加。当膨胀系数增大到一定值时，树脂内部为大分子所达到的程度变化就不大，此时选择性的影响占主要地位，因此交换容量随膨胀系数的增加而降低。增大树脂的交联度，有机大分子便不能进入树脂内部，但无机离子不受阻碍(或者认为两者在树脂内扩散速度不等)，利用这一原理将大分子和无机离子分开的方法，称为分子筛方法。第31页，共52页，星期日，2025年，2月5日（5）树脂和交换离子间的辅助力对于小分子的无机离子，一般
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