离子交换树脂电再生技术的研究进展

离子交换树脂再生原理
离子交换树脂是一种常用于水处理和水质改善的方法。

当水中存在着一些不需要的离子，如钙离子、镁离子等，离子交换树脂可以通过吸附和释放离子的方式，将水中的有害离子去除或置换为无害的离子。

离子交换树脂的再生是指将树脂中吸附的目标离子从树脂表面释放出来，使树脂恢复到可再次进行吸附的状态。

离子交换树脂的再生过程主要有两个步骤：洗涤和再生。

洗涤是指通过向树脂中加入逆离子或酸性洗涤剂来去除树脂上残留的杂质和未被释放的目标离子。

逆离子可以与树脂表面上的阳离子形成离子交换，将其释放出去。

酸性洗涤剂则可以通过酸碱中和反应将树脂表面的阳离子中和并释放出去。

洗涤的目的是去除污染物并准备树脂进行再生。

再生是指将洗涤后的树脂恢复到吸附离子的状态。

再生通常通过向树脂中加入盐水或碱性溶液来实现。

盐水中的阴离子可以与树脂表面上的阳离子形成离子交换，重新吸附在树脂上。

碱性溶液可以通过酸碱反应中和树脂表面的阴离子，将其释放出来并将树脂恢复为原始状态。

再生后的离子交换树脂可以继续使用，反复进行吸附和再生的循环。

需要注意的是，随着多次使用和再生，离子交换树脂的吸附效率和容量逐渐下降，需要定期更换或再生以保持其良好的处理效果。

离子交换树脂的研究现状及发展趋势一、我国离子交换树脂消费规模呈增长态势，其中水处理领域需求占据主导离子交换树脂，是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。

离子交换树脂优点包括处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低，在许多行业中广泛应用。

从应用领域看，离子交换树脂是水处理环节中不可或缺的材料，随着环保政策趋严，我国离子交换树脂大部分市场需求集中在水处理领域。

据数据，2021年我国水处理领域离子交换树脂需求量达15.61万吨，占比63.82%。

此外，吸附领域离子交换树脂需求量达4.92万吨，占比20.11%；催化剂领域离子交换树脂需求量达2.51万吨，占比10.26%。

随着下游市场的发展，我国离子交换树脂销售收入持续增长。

2020年我国离子交换树脂销售收入55.60亿元，较上年同比增长2.96%；2021年我国离子交换树脂销售收入55.71亿元，较上年同比增长0.20%。

二、我国离子交换树脂供给充足，产能及产量持续增加我国离子交换树脂的科研及生产起步较早，五十年代后期就出现了苯乙烯系商品树脂。

随着石油化工的发展，原材料增多，市场扩大，离子交换树脂生产也得到相应发展，成为发展较快的一种合成材料。

2021年我国离子交换树脂产能达47万吨，较上年同比增长0.43%；我国离子交换树脂产量达35.64万吨，较上年同比增长7.58%。

三、我国离子交换树脂出口量远高于进口量，出口额与进口额差距缩小目前我国已成为一个具有一定生产规模及技术实力的离子交换树脂生产大国，市场总体处于供大于求阶段，基于此，出口市场实现较快发展，离子交换树脂出口数量远高于进口数量。

据数据，2020年我国离子交换树脂进口数量为1.58万吨，我国离子交换树脂出口数量为11.37万吨；2021年我国离子交换树脂进口数量为1.75万吨，我国离子交换树脂出口数量为12.93万吨。

强碱性阴离子交换树脂污染原因分析及复苏工艺研究一、离子交换树脂的变质离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。

（一）阳离子交换树脂的氧化1.阳树脂氧化的原因和现象阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。

2.防止树脂被氧化的方法（1）活性炭过滤用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常用方法，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。

其反应为：C－+HOCl→CO－+HCl活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。

（2）化学还原法化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或Na2SO3）进行脱氯。

（3）选用高交联度的大孔阳树脂。

（4）避免使用质量差的盐酸其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。

（二）强碱性阴树脂的降解在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如ClO3－和FeO42－）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐降解，但不会发生骨架的断链。

在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。

季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下：2.防止强碱性阴树脂降解的方法(1)真空除气法通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。

(2)降低再生液中含铁量降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制。

(3)选用隔膜法生产的烧碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降至6～7㎎／L）。

二、离子交换树脂的污染与复苏在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。

离子交换树脂的电再生技术（EDI）离子交换水处理的主要方式有混床和复床两种，混床和复床树脂的电再生各有不同的特点。

下面将在简述混床树脂电再生的基础上，着重讨论复床树脂电再生特点、原理和试验研究结果及电再生器的结构。

1 混床树脂电再生在EDI过程中，水电离所产生的H+ 和OH-离子，不断地自再生填充在淡水室内的树脂，这一自再生作用是EDI净水设备得以连续出水且出水水质很高的关键因素。

因此，如果制造出结构上类似于EDI净水设备而其淡水室不填混床树脂的电再生器，那么设法将失效的混床树脂送入其中，并通电和通纯水，使该电再生器运行一段时间，这些失效的混床树脂就必然得到彻底再生。

在这一电再生器的再生室内，水电离所产生的H+ 和OH-离子不断地电再生失效的混床树脂，从其树脂上置换下来的盐类离子，又受电场作用不断地被迁移至浓水室排出。

失效混床阴、阳树脂，从盐基型转为H、OH型树脂，完成了再生过程。

由于失效树脂不流动，称这种方式为静态体外电再生。

相应地，只要源源不断地将失效混床树脂送入树脂体外电再生器，就有再生好的混床树脂从其中徐徐流出，从而实现了混床树脂的动态体外电再生，其工作原理示意地如图1所示。

图1 混床树脂动态体外电再生原理示意图1—阴膜；2—阳膜；3—混床树脂电再生室；4—下部失效混床树脂；5—中部已部分再生的混床树脂；6—上部已再生混床树脂。

混床树脂体外电再生是在直流电场作用下，利用水作为再生剂，用它代替酸碱再生失效混床树脂，再生时不必采用分离、再生、混合、清洗等复杂的再生步骤，只需用水力输送法将失效混床树脂送入体外电再生器进行再生，不用酸、碱化学药剂，对环境无污染，只消耗少量电能，使用方便，费用低廉，使传统的离子交换水处理工艺发生根本性的变化。

除了普通混床外，还有凝结水精处理用高速混床，这种混床通常在120 m/h的高流速下工作，树脂失效后要靠水力输送至专门的树脂再生装置进行酸碱化学再生，再生后再回输至原高速混床使用。

混床离子交换树脂电再生技术
电再生技术以赋予旧电池新生命，是由于普遍应用促进可再生能源发展而受到多方关注的新兴领域。

特别是在微型及移动设备中受到越来越多的重视，尤其是随着新能源电池的日益发展，可再生电池的巨大潜力日益突出。

混床离子交换树脂电再生技术，也称为介质电池再生技术，是一种具有节能、节省资源和环保特点的新型电再生技术。

该技术主要通过在旧电池的正负极料用混床离子交换树脂对电解液中的离子进行
可逆的交换，从而恢复旧电池，使它重新获得原有的性能，并且可以长期循环使用，这样既可以节省购买新电池的费用，又能减少电池污染，从而节约资源，保护环境。

混床离子交换树脂电再生技术不仅可以节能节省资源，同时还可以提高电池的容量和寿命，比如说，与原来的电池相比，混床离子交换树脂电再生技术可以提高电池容量的50-80％，并且可以延长电池的使用寿命2- 3倍，这也是电池再生技术与其他再生技术的显著优势之一。

但是，由于混床离子交换树脂电再生技术是一种新型技术，所以，该技术对于电池类型的要求比较高，若要使用该技术，应首先确定原始电池的类型，然后根据电池的类型选择合适的混床离子交换树脂，再将其与电池相结合，这样才能确保混床离子交换树脂的有效性，从而获得较好的电再生效果。

尽管混床离子交换树脂电再生技术的开发仍处于初期阶段，但随
着新能源电池的发展，其应用范围也将越来越广泛。

如果能把混床离子交换树脂电再生技术和新能源电池结合，那么将可以实现可再生能源与电子产品的完美结合，从而有效提高电池的容量和使用寿命，降低电池污染。

在未来，混床离子交换树脂电再生技术将会成为电子产品发展的新动力，有助于提升可再生能源的应用水平，具有不可估量的前景。

离子交换树脂应用进展廖庄华（化学与生物工程系应化091班学号0906********）摘要：介绍了离子交换树脂在药学、天然产物提取分离有机催化剂的应用进展。

关键词：离子交换树脂口服药物树脂液体缓控释给药系统催化剂废水处理离子交换树脂是一类带有功能基团的可以再生、反复使用且不溶性惰性高分子材料，不为生物体吸收。

整个分子由三部分组成[1]：具有三维空间立体结构的网状骨架；与网状骨架载体以共价键连接不能移动的活性基团，亦称功能基团；与活性基团以离子键结合，电荷与活性基团相反的活性离子，亦称平衡离子。

如聚苯乙烯磺酸型树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子，活性基团是磺酸基，平衡离子是钠离子。

如图1所示。

根据可交换离子的不同，离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，由于酸碱性强弱不同又可分强酸性和弱酸性阳离子交换树脂及强碱性和弱碱性阴离子交换树脂。

在水介质中，离子与树脂间发生液固两相间的传质与化学反应过程，它们的结合是可逆的，即在一定条件下能够结合，条件改变后也可以被释放出来。

离子交换反应进行的速度与程度受到其结构参数，如酸（碱）性、交换容量、交联度、粒径等的影响。

1.离子交换树脂在药学方面的应用1.1 药物树脂缓控释给药系统离子交换树脂的控释应用主要是在胃肠道中控制药物释放（口服药物树脂缓控释系统）和作为载体用于靶向释放系统。

由于离子交换的可逆性，药物树脂口服进入胃肠道后，与胃肠道中的生理性离子发生反向离子交换反应而持续释放药物，发挥疗效。

由于胃肠液中的离子种类及其强度相对恒定，故药物释放特性可精确服从为目标制剂所设计的控释标准，而不依赖于胃肠道的pH 值、酶活性及胃肠液的体积等生理因素。

但鉴于药物从药树脂复合物中释放较快，因此采取了微囊化技术进一步控制药物的释放，从而形成了第一代的口服药树脂控释系统。

同时为避免贮存期及在胃肠道内因树脂膨胀而引发的控释膜破裂，造成药物“突释”，美国Pennwalt 公司对第一代离子交换胃肠道控释给药系统进行了改进，即将药树脂用浸渍剂（impregnating agent）如PEG4000 和甘油处理，阻止了树脂在水性介质中的膨胀，最后采用空气沸腾床包衣等技术用水不溶性但可渗透的聚合物，如乙基纤维素对药树脂包衣作为速率控制屏障来调节药物释放，由此得到第二代口服药树脂控释系统，即Pennkinetic®系统。

混床离子交换树脂的再生原理混床离子交换树脂的再生原理新树脂的预处理：由于运输及保管等各方面的原因，简单使新树脂产生脱水。

凭肉眼和手感均可发觉。

如遇此种情况，为避开树脂与水和其它再生液的接触而产生爆裂碎裂，造成不必要的挥霍，必需将此类树脂浸泡在8的食盐水中16小时左右（浸泡时好常常搅拌），使树脂充分膨胀，经清水漂洗至无盐味后方可使用。

没有上述现象，则树脂不必进行预处理。

树脂装填：国内混床设备的树脂装填高度为阳树脂5（6）树脂装入交换器后，用干净水反洗树脂层，直至出水清楚、无气味、无细碎树脂为止。

用约2倍树脂体积的45HCl溶液，以用约2倍树脂体积的25NaOH溶液，按上面进HCl溶液的方法通入和浸泡。

排去碱液，用干净水冲洗至出水呈中性，冲洗流速同上。

酸、碱溶液若能重复进行23次，则效果更佳。

阴阳树脂混合：冲洗结束后，打开下进、上排阀，启动中心水泵（反冲洗使树脂层松动），将柱内积水排至树脂层面上100注意事项：运行一年以上，须检查树脂实际装填高度，如树脂层高不够了，就需要相应树脂。

混床出水指标紧要有两项，一项是电导率＜0.2us/cm，另一项是硅含量Csio2＜0.02mg/L，为合格。

假如混床周期制水量明显下降，出水指标不稳定，再生酸碱耗、水耗居高不下，那就要对树脂是否被污染及树脂强度等指标进行再生或检测。

脱盐水混床再生要求说明：1、反渗透膜进行化学清洗用柠檬酸溶液循环清洗的2、混床的分层、再生规范、清洗合格、混合均匀=出水电导率合格。

3、假如是铁中毒树脂会发红，多数原因是由于树脂在使用过程中因设备中的铁、处理液中有铁，树脂污染一般是高价铁，可用5左右的HCI进行处理，好循环，也可浸泡，时间在5－8小时，把高价铁变为低价铁。

处理好后，树脂再用清水清洗。

混床出水电阻率≤一、阴阳树脂分层反冲洗：开启下进阀、上排阀、启动中心水泵，用RO出水大流量（约树脂分层的好坏，还与树脂的失效程度有关，树脂失效程度越大，分层越简单。

阳离子交换树脂应用研究进展阳离子交换树脂应用研究进展引言：阳离子交换树脂（cation exchange resin）是一类广泛应用于水处理、环境保护、制药、化工等多个领域的重要材料。

其具有良好的选择性吸附、离子交换和分离纯化等特点，因此在离子交换、吸附和分离纯化过程中发挥着重要的作用。

本篇文章将探讨阳离子交换树脂在各个领域的应用研究进展。

一、水处理领域1. 除盐：阳离子交换树脂可用于钠离子和钙镁离子的除盐作用，应用广泛。

2. 重金属去除：阳离子交换树脂在水处理中也可用于重金属离子（如铅、镉、铬等）的去除，其选择性和吸附能力得到了广泛的研究和应用。

3. 去除有机污染物：硫酸树脂和醋酸树脂是一类特殊的阳离子交换树脂，广泛应用于有机污染物的去除，如苯酚、苯胺等。

二、环境保护领域1. 废水处理：阳离子交换树脂是一种重要的废水处理材料，可用于废水中有害离子的去除和纯化，比如氟离子、氯离子等。

2. 水体净化：阳离子交换树脂通过吸附和离子交换作用，对水体中的污染物进行净化，改善水质。

三、制药领域1. 药物分离纯化：阳离子交换树脂在药物的制备和纯化过程中发挥着重要的作用。

它不仅可以去除杂质离子，还可以通过pH 控制来调节目标物的吸附和解吸，从而实现对药物的有效分离和纯化。

2. 药物输送系统：通过阳离子交换树脂的附载功能，可制备出药物在适当条件下逐渐释放的药物输送系统，用于缓释给药，提高药物的疗效和降低毒副作用。

四、化工领域1. 分离纯化：阳离子交换树脂在分离和纯化过程中具有良好的选择性和吸附性能，可用于有机物的分离纯化，并在很大程度上提高化工产品的质量。

2. 催化作用：部分阳离子交换树脂还具有催化活性，如用于酸催化反应、交换反应等。

结论：阳离子交换树脂以其良好的吸附和选择性离子交换能力，广泛应用于水处理、环境保护、制药和化工等领域。

随着科学技术的不断发展，阳离子交换树脂的种类和性能不断完善，应用范围也越来越广泛，为各个领域的发展和进步提供了重要的支撑。

氢型阳离子交换树脂再生方法
氢型阳离子交换树脂是一种用于去除水中阴离子的树脂。

当氢型阳离子交换树脂饱和后，需要进行再生以恢复其去除阴离子的能力。

氢型阳离子交换树脂的再生通常有以下几种方法：
1. 酸再生：将酸溶液通过树脂床，使酸中的阳离子取代树脂上吸附的阴离子，从而使树脂恢复活性。

常用的酸有盐酸、硫酸等。

2. 盐再生：将含有足够浓度的盐溶液通过树脂床，使盐中的阳离子取代树脂上吸附的阴离子，从而完成再生。

常用的盐有氯化钠、氯化钙等。

3. 电再生：通过电解方法将树脂上吸附的阴离子释放，并吸附阳离子，实现再生。

这种方法在特定条件下可以改变树脂的反离子性能。

以上方法中，酸再生和盐再生是常用的再生方法，其具体选择取决于树脂的性质、使用环境和要求等因素。

再生后的树脂可以继续使用，提高树脂的使用寿命和经济性。