连续离子交换

连续离子交换技术与设备

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连续离子交换技术和工业色谱技术是一种完全革新的分离工艺技术，不同于传统的固定床（Fixed Bed）、脉冲床（Pulse Bed）、模拟移动床（Simulated Moving Bed）等工艺。它是在传统的固定床树脂吸附和离子交换工艺的基础上结合连续逆流系统技术优势开发而成。

连续离子交换技术和工业色谱技术可用于分离、精制和回收各种工业用水及其他溶液中的特定有效物质及有害物质，此系统可使用传统的吸附剂（如离子交换树脂、活性炭及合成吸附剂等）。

两组分分离：基于两组分的速度不同而将其分离

固定床与逆流连续床比较

整个工艺循环

连续离子交换系统由一个带有多个树脂柱（16，20，30柱）的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通过圆盘的转动和阀口的转换，使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附，水洗，解吸，再生的全部工艺过程。且在连续离交系统中，离子分离的所有工艺步骤在同时进行。相比而言，固定床离子分离系统是在一种间歇式的工艺中一步一段时间的进行所有步骤的操作。

旋转示意流程

系统特点：

产品成分和浓度保持稳定；

由于采用多柱系统，可灵活变更生产工艺流程

全自动、程序化的操作控制，运行稳定，避免人

工操作失误

设备紧凑，易于安装在任何位置，易与旧的生产

过程和设备匹配；

可同时去除或者分离具有不同特性的物质，可将复杂的工艺简单化；

树脂用量大幅减少50-90%，洗涤水的用量最高可节约50-70%，化学药品、洗脱剂的消耗也得到相应减少，减少运行成本和设备投资；

主要应用领域

制药行业（抗生素、维生素）

精细化工和生物技术（手性物质的分离）

食品行业（糖的软化、葡萄糖的去矿化，糖浆的脱色，果葡糖浆的纯化）

湿法冶金行业（金属回收）

水处理（废水处理、纯水制备）

迄今为止，三达已为国内外知名企业提供了数十套SEPTOR系统，广泛的应用于制药行业、食品行业、化学工业等，包括头孢菌素C的分离纯化、维生素C和古龙酸由盐x到酸的转化，果葡糖浆的分离，制取高果糖浆，阿米卡星的分离纯化等的生产工艺中。

第五章离子交换技术

第五章离子交换技术 离子交换(Ion Exchange，简称Ⅸ)技术是除去水中离子态物质的水处理方法之一，采用离子交换法可制取软水、纯水和超纯水，因而在水处理领域中曾被广泛应用。 第一节离子交换剂及分类 离子交换作用是用一种称为离子交换剂的物质来进行的，这种物质在溶液中能以所含的可交换离子与溶液中的同种符号的离子进行交换，离子交换剂的种类很多，如表5—1所示。 早期使用的硅质离子交换剂如海绿砂和合成沸石有许多缺点，特别是在酸性条件下无法使用。磺化煤利用天然煤为原料，经浓硫酸磺化处理后制成，但使用过程中暴露出交换容量低、机械强度差、化学稳定性较差等缺点，已逐渐被离子交换树脂所取代。 离子交换树脂是一种高分子的聚合物，它与其他离子交换剂相比具有如下优点：a．交换容量高；b．外形大多为球状颗粒，水流阻力小；c机械强度高；d．化学稳定性好。因此离子交换树脂已成为目前最普遍采用的离子交换材料。 第二节离子交换树脂 一、离子交换树脂的结构和类型 离子交换树脂与其他交换剂一样，其结构通常分为两个部分。一部分称为骨架，在交换过程中骨架不参与交换反应。另一部分为连接在骨架上的活性基团，活性基团所带的可交换离子能与水中的离子进行交换。 离子交换树脂外形大多呈珠状颗粒，它既不溶于水，也不溶于酸碱和有机溶剂。从微观来看，离于交换树脂具有三维空间网状结构，在网状结构的空隙部位分布着能提供可交换离子的活性基团。 以最常见的苯乙烯系离子交换树脂为例，苯乙烯和二乙烯苯共聚制得高分子化合物—— 第62页交联聚苯乙烯：

在聚合反应中，二乙烯苯起到将苯乙烯长链交联起来而形成网状的作用，二乙烯苯在聚合中所用质量占参与聚合单体的总质量的百分率，称为离子交换树脂的交联度。交联度越高，树脂的网状结构越紧密。此种聚苯乙烯没有活性基团，因而通常称为白球。将白球用浓硫酸磺化，可得磺酸型阳离子交换树脂(RH)： 白球经氯甲基化和胺化后，可得阴离子交换树脂： 上述胺化反应用叔胺处理，制得季铵型强碱性阴离于交换树脂(R3NCl)，若用仲胺(R2NH)或伯胺(RNH2)处理，则生成弱碱性阴离子交换树脂，(分别为R2N·HCl或RNH·2Cl)。 强碱性阴离子交换树脂分I型和Ⅱ型，它们在制造过程中胺化虽都用叔胺，但I型用的是三甲胺(CH3)2N，Ⅱ型则用二甲基乙醇胺，(CH3)2NC2H4OH，因此I型的碱性比Ⅱ型强，但Ⅱ型的交换容量比较高。 按照树脂骨架的结构特征，离子交换树脂可分为凝胶型和大孔型，它们的区别在于结构中孔眼的大小，凝胶型树脂不具有物理孔眼，只是在浸入水中时才显示其分子链之间的网状 第63页

离子交换法应用总结

离子交换法的发展趋势及应用 1、离子交换分离法的发展 离子交换技术有相当长的历史，早在1850 年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交换现象，但离子交换作为一种现代分离手段,是在20 世纪40 年代人工合成了离子交换树脂以后的事。而某些经过磺化制得的天然产物都可用作离子交换剂。随着技术的发展研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，离子交换树脂是应用最广泛的离子交换剂。离子交换的选择性较高，适用于高纯度的分离和净化。 70 多年来离子交换分离法取得了突飞猛进的进展，随着近现代有机合成工业技术的迅速发展，开发了多种新的应用方法，应用范围日益扩大，已经由最初的水处理工业发展到当前的化工、电力、环境科学、食品加工和医疗药物等领域，特别是高新科技产业和科研领域中应用更加广泛。 2、离子交换分离法的应用 1）重金属污水处理工业 近年来，一种将传统的离子交换与电渗析有机结合的技术——电去离子技术引起了人们的注意。电去离子技术是在电场的作用下将离子交换膜和离子交换树脂相结合，实现离子的深度脱除与浓缩的新型离子分离过程。将离子交换与电渗析有机的结合起来，具有离子交换深度除盐和电渗析连续除盐的优点，同时弥补了电渗析的浓差极化所造成的不良影响，而且避免了离子交换树脂酸碱再生所造成的二次污染。此外，在超纯水生产领域，目前将电去离子技术置于反渗透之后以取代传统的离子交换混床，已成为新一代清洁生产工艺的核心技术。随着研究的不断深入，电去离子技术将成为具有很大发展潜力的重金属废水处理技术，实现废水“零排放”。 2）食品工业 离子交换树脂是食品和发酵工业产物中提纯、分离、浓缩、催化的良好材料。它广泛的应用于糖液的脱色、脱盐、软化，副产物的回收、分离、异构体拆分和 ，调节pH，葡萄糖与果糖的分离等。(1)在制酒工业中对酒类的去浊去酸去碱去SO 2 提取酒糟中的柠檬酸以及调节控制酿酒用水的水质；(2)在乳制品工业中提高乳制品的稳定性，调整乳制品中钙的含量，去除乳清中盐的含量；(3)其他方面的应用如油脂中脱酸脱咖啡因去金属离子；(4)食品添加剂的纯化、食品调味剂如

连续离子交换技术在有机酸生产中的应用

第一节离子交换技术概述及离子交换树脂 一、离子交换技术的概述 1、定义 离子交换技术：根据某些溶质能解离为阳离子或阴离子的特性，利用离子交换剂与不同离子结合力强弱的差异，将溶质暂时交换到离子交换剂上，然后用适合的洗脱剂将溶质离子洗脱下来，将溶质从原溶液中分离、浓缩和提纯的操作技术。 2、离子交换剂（ion exchanger ） 离子交换法主要是基于一种合成材料作为吸着剂，成为离子交换剂，以吸附有价值的离子。 离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。无机质类又可分天然的——如海绿砂；人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等；合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂；阳离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。 1944年D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。 此后，Dow化学公司的Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm & Hass公司的Kunin等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。 20世纪50年代末，国外包括我国的南开大学化学系在的诸多单位同时合成出了大孔型离子交换树脂。这是离子交换树脂发展史上的另一重大成果，因此很快

得到广泛的应用。 在60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到了进一步的发展，更为突出的是应用得到迅速的发展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。 1964年，英国还生产了一种均孔树脂，是一种交联度分布均匀的凝胶型阴离子交换树脂，抗有机污然能力强，交换能力并不低于一般的凝胶树脂，据报道用于水处理效果极好。 2、离子交换树脂定义及组成 定义：离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物，化学稳定性良好，且具有离子交换能力。可以把离子交换树脂看作是固体的酸或碱。 组成：离子交换树脂是由三部分组成的：不溶性的三维空间网状结构构成的树脂构架，使树脂具有化学稳定性；与骨架相连的功能基团；与功能基团所带电荷相反的可移动的离子，即活性离子。 离子交换树脂

第六章 离子交换分离技术

第六章离子交换分离技术 1.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂通过静电引力吸附在离子交换器上，然后用洗脱剂洗脱下来从而达到分离、浓缩、纯化的目的。现已广泛应用于生物分离过程在原料液脱色、除臭、目标产物的提取，浓缩和粗分离等方面发挥着重要作用。 2.离子交换法要使用离子交换剂，常用的离子交换剂有两种： 使用人工高聚物作载体的离子交换树脂 是使用多糖做载体的多糖基离子交换剂 3.离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子聚合物。 4.离子交换树脂的构成：载体或骨架：功能基团；平衡离子或可交换离子 5.离子交换反应是可逆的，符合质量作用定律 6.离子交换树脂按照活性离子的分类 树脂活性离子带正电荷，可与溶液中的阳离子发生交换，称为阳离子交换树脂 树脂活性离子带负电荷，可以溶液中的阴离子发生交换，称为阴离子离子交换树脂 7.离子交换树脂分离纯化物质主要通过选择性吸附（进行吸附时具有较强的结合力）和分步洗脱这两个过程来实现 8.强酸性阳离子交换树脂洗脱顺序：酸性<中性<碱性 9.离子交换树脂的分类方法有4种 按树脂骨架的主要成分分：聚苯乙烯型树脂；聚苯烯酸型树脂；多乙烯多氨-环氧氯苯烷树脂；酚-醛型树脂； 按骨架的物理结构来分：凝胶型树脂（微孔树脂，呈透明状态，高分子骨架）；大网格树脂（大树树脂，填充剂）；均孔树脂（等孔树脂）； 按活性基团分类：阳离子交换树脂，对阳离子具有交换能力 强酸性阳离子交换树脂：活性基团为硫酸基团（-SO3H）和次甲酸磺酸基团（-CH2SO3H）。都是强酸性基团能在溶液中解离出H+。 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团由羧基（-COOH）和酚羟基（-OH），交换能力差。

第7章 离子交换技术 2005.06

第7章离子交换技术 知识点：离子交换树脂的分类及其定义，离子交换树脂的合成（学生自学），离子交换树脂的理化性能和测定方法，离子交换过程的理论基础，离子交换过程的选择性，树脂和操作条件的选择及运用举例。 重点：离子交换树脂的分类，概念及其适用范围，离子交换树脂的理化性能和测定方法，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式，离子交换速度的影响因素的影响情况，离子交换过程的运用学理论和使离子层分层明显的三种常用方法，能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。 难点：离子交换过程的理论基础和选择性，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式。 1离子交换树脂基础 离子交换技术是利用离子交换剂与各种离子的作用力强弱差异，选择性地吸附或释放特定的离子，从而达到去除杂质、富集或纯化目标生化物质的目的。在生物医药工业中，广泛用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等小分子物质，特别是抗生素的生产。例如，链霉素、西索米星、卡那霉素、庆大霉素、土霉素、红霉素、林可霉素、麦迪霉素、螺旋霉素等均可用离子交换法进行提取。 近年来由于基因工程和蛋白质工程的迅猛发展，离子交换技术也逐渐大量用于蛋白质、核酸和多糖等生物大分子的分离纯化，但主要是以离子交换层析的方法来纯化蛋白质。原则上，在某一条件下，只要目标生化物质能离子化，就可以采用离子交换技术进行提取、分离和纯化。 常用的离子交换剂有两类：疏水结构离子交换剂和亲水结构离子交换剂。前者即通常所说的离子交换树脂，主要以苯乙烯等材料为原料，经人工合成固态高分子化合物为疏水性骨架，具有机械强度高，遇水膨胀率低，交换容量大等特点，抗生素等小分子物质宜用疏水性结构的离子交换剂分离；后者主要以葡聚糖、纤维素、琼脂糖等多糖为亲水性骨架，连接上可以进行离子交换的基团，蛋白质等生物大分子宜选择亲水性结构的离子交换剂。纯化蛋白质类药物常用CM型阳离子交换剂或DEAE型阴离子交换剂。

淀粉糖连续离子交换技术介绍

连续离子交换技术 离子交换技术是基于树脂功能基团与物料中特定离子的吸附作用进行的交换过程，离子交换是可逆的等当量交换反应。传统的离子交换应用时采用固定床实现的，我们对固定床的工作过程进行分析发现，在交换过程中树脂床将分为三段，即饱和区、活性区（传质区）和新鲜树脂区。随着交换进行，传质区不断下移直至底部交换完全。整个过程只有传质区处于工作状态，饱和区和新鲜树脂区闲置，因此树脂利用率低。为了提高树脂利用率，我们把传质区进行抽象分割成几个小单元，一旦上面的小单元饱和后就移出来进行洗水及再生操作，处理用的新鲜树脂单元又回到传质区底部循环使用，这样大大提高树脂的利用率。 为了能够实现树脂单元自动高效的运作，我们采用了全新的系统设计理念，把树脂柱小单元放到一个转盘上，通过转盘的转动来实现切换，而物料通过一个自动旋转分配法控制，把树脂柱分成交换、水洗、再生、漂洗等功能区域，当树脂单元到达指定区域就执行相应的工艺过程，这样可以实现每个过程独立进行，而整体工艺成连续运行。

典型应用 ?古龙酸纳转化为古龙酸 ?Vc-Na转化为Vc ?VC结晶母液 ?赖氨酸钙/钠转化 ?乳酸钙/钠转化 ?有机酸:柠檬酸/乳酸/二元酸 ?糖:葡萄糖/D-核糖/甜菊糖 ?抗生素:CPC/红霉素

连续离子交换系统工业设备特点 连续离子交换工艺应用适宜采用SepTor IX转盘式系统，此系统具有独特的结构设计： SepTor IX转盘式系统特点： 1、此系统由三部分组成：绿色的地面固定部分作为整个系统的支撑结构；红色的指示部分作为旋转阀的固定阀板，用于连接外部物料进出，实现功能分区；蓝色的转盘及旋转阀板部分，旋转阀板与转盘同步旋转，转盘上的树脂柱进出口与阀板中的开口一一对应，经由程序控制每次顺序旋转一定角度。 2、系统主要部件为系统中间的旋转分配阀和树脂柱转盘，转盘用于摆放树脂柱，一般为10个一圈排列，每个柱体分成两层或三层，从而组成20柱或30柱系统；

连续离子交换

连续离子交换技术与设备 首 页 >> 技术设备 >> 连续离子交换技术与设备 连续离子交换技术和工业色谱技术是一种完全革新的分离工艺技术，不同于传统的固定床（Fixed Bed）、脉冲床（Pulse Bed）、模拟移动床（Simulated Moving Bed）等工艺。它是在传统的固定床树脂吸附和离子交换工艺的基础上结合连续逆流系统技术优势开发而成。 连续离子交换技术和工业色谱技术可用于分离、精制和回收各种工业用水及其他溶液中的特定有效物质及有害物质，此系统可使用传统的吸附剂（如离子交换树脂、活性炭及合成吸附剂等）。 两组分分离：基于两组分的速度不同而将其分离

固定床与逆流连续床比较 整个工艺循环 连续离子交换系统由一个带有多个树脂柱（16，20，30柱）的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通过圆盘的转动和阀口的转换，使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附，水洗，解吸，再生的全部工艺过程。且在连续离交系统中，离子分离的所有工艺步骤在同时进行。相比而言，固定床离子分离系统是在一种间歇式的工艺中一步一段时间的进行所有步骤的操作。

旋转示意流程 系统特点： 产品成分和浓度保持稳定； 由于采用多柱系统，可灵活变更生产工艺流程 全自动、程序化的操作控制，运行稳定，避免人 工操作失误 设备紧凑，易于安装在任何位置，易与旧的生产 过程和设备匹配； 可同时去除或者分离具有不同特性的物质，可将复杂的工艺简单化； 树脂用量大幅减少50-90%，洗涤水的用量最高可节约50-70%，化学药品、洗脱剂的消耗也得到相应减少，减少运行成本和设备投资； 主要应用领域 制药行业（抗生素、维生素） 精细化工和生物技术（手性物质的分离） 食品行业（糖的软化、葡萄糖的去矿化，糖浆的脱色，果葡糖浆的纯化）

连续离子交换技术介绍

连续离子交换技术介绍 离子交换技术是基于树脂功能基团与物料中特定离子的吸附作用进行的交换过程，离子交换是可逆的等当量交换反应。传统的离子交换应用时采用固定床实现的，我们对固定床的工作过程进行分析发现，在交换过程中树脂床将分为三段，即饱和区、活性区（传质区）和新鲜树脂区。随着交换进行，传质区不断下移直至底部交换完全。整个过程只有传质区处于工作状态，饱和区和新鲜树脂区闲置，因此树脂利用率低。为了提高树脂利用率，我们把传质区进行抽象分割成几个小单元，一旦上面的小单元饱和后就移出来进行洗水及再生操作，处理用的新鲜树脂单元又回到传质区底部循环使用，这样大大提高树脂的利用率。为了能够实现树脂单元自动高效的运作，我们采用了全新的系统设计理念，把树脂柱小单元放到一个转盘上，通过转盘的转动来实现切换，而物料通过一个自动旋转分配法控制，把树脂柱分成交换、水洗、再生、漂洗等功能区域，当树脂单元到达指定区域就执行相应的工艺过程，这样可以实现每个过程独立进行，而整体工艺成连续运行。 连续离子交换应用实例(D-核糖离子交换) 工艺说明:本工艺我们采用20柱系统，我们把系统分为几个功能区：吸附区/吸附水洗区/漂洗区/再生区。整个工艺工作过程如下： 阳柱:吸附水洗端口1-3 在离开阳离子第一次吸附区后,树脂柱进入阳离子系统吸附水洗区,在这个区域水在流量控制下用于去除树脂床层的料液,因为化学作用吸附在树脂上的离子杂质残留在树脂床层内. 本区域3个端口串联,流向向下,该区域的流出液流入储罐后,与原始料液及阳离子系统的吸附水洗流出液混合以达到增加核糖收率的最佳效果. 第一次吸附端口4-7:并联设计方向向下. 第二次吸附端口8-11 过料顶水端口12:由阴离子第一次吸附料液进入阳离子第二次吸附去,其中一个端口分流用于阳离子系统的顶洗. 流入端口12的物料流向向下,用于替换树脂柱得阳离子的漂洗水并防止产品稀释,该区域流出液位可回收废水., 漂洗区13-15串联方向向上 树脂柱金阳离子第二次吸附去之前,树脂用水进行漂洗一除去阳离子再生过程中残留在树脂柱内的再生溶液. 该区域流出液与阳离子直接再生区域的流出液混合后用于接下来进行阳离子再生工序.该工序可以最大程度利用再生溶剂. 直接再生区16:流量控制下7%的盐酸自由而下进该区域,该区域树脂在此之前的再生过程中已经被部分再生,用7%的盐酸目的在于确保完全再生.该区域流出液与阳离子漂洗出液混合用于接下来进行阳离子的再生工序. 阳离子再生区17-20:该区域由四个端口,两个并联两个串联丛上而下.这些部分区使用过浓度稀的再生液有能力从已吸附饱和的树脂上去除大部分已吸附的阳离子杂质.这种逆流再生工艺减少对树脂渗透冲击,因为树脂在直接接触高浓度酸溶液之前,首先接触了浓度低的酸溶液.

连续离子交换

连续离子交换技术与设备 首页 >> 技术设备>> 连续离子交换技术与设备 连续离子交换技术和工业色谱技术是一种完全革新的分离工艺技术，不同于传统的固定床（Fixed Bed）、脉冲床（Pulse Bed）、模拟移动床（Simulated Moving Bed）等工艺。它是在传统的固定床树脂吸附和离子交换工艺的基础上结合连续逆流系统技术优势开发而成。 连续离子交换技术和工业色谱技术可用于分离、精制和回收各种工业用水及其他溶液中的特定有效物质及有害物质，此系统可使用传统的吸附剂（如离子交换树脂、活性炭及合成吸附剂等）。 两组分分离：基于两组分的速度不同而将其分离 固定床与逆流连续床比较

整个工艺循环 连续离子交换系统由一个带有多个树脂柱（16，20，30柱）的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通过圆盘的转动和阀口的转换，使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附，水洗，解吸，再生的全部工艺过程。且在连续离交系统中，离子分离的所有工艺步骤在同时进行。相比而言，固定床离子分离系统是在一种间歇式的工艺中一步一段时间的进行所有步骤的操作。 旋转示意流程 系统特点： 产品成分和浓度保持稳定； 由于采用多柱系统，可灵活变更生产工艺流程 全自动、程序化的操作控制，运行稳定，避免人工操作失误 设备紧凑，易于安装在任何位置，易与旧的生产过程和设备匹 配； 可同时去除或者分离具有不同特性的物质，可将复杂的工艺简单化； 树脂用量大幅减少50-90%，洗涤水的用量最高可节约50-70%，化学药品、洗脱剂的消耗也得到相应减少，减少运行成本和设备投资；

主要应用领域 制药行业（抗生素、维生素） 精细化工和生物技术（手性物质的分离） 食品行业（糖的软化、葡萄糖的去矿化，糖浆的脱色，果葡糖浆的纯化） 湿法冶金行业（金属回收） 水处理（废水处理、纯水制备） 迄今为止，三达已为国内外知名企业提供了数十套SEPTOR系统，广泛的应用于制药行业、食品行业、化学工业等，包括头孢菌素C的分离纯化、维生素C和古龙酸由盐x到酸的转化，果葡糖浆的分离，制取高果糖浆，阿米卡星的分离纯化等的生产工艺中。