什么是离子交换树脂？

　　离子交换树脂是一类具有官能团网络结构的大分子化合物。它由一个不溶性的三维网状结构、附着在骨架上的官能团和在官能团上电荷相反的可交换离子组成。离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。如果它有一个酸性官能团，它可以与溶液中的阳离子交换，即阳离子交换树脂；如果它有一个碱性官能团，它可以与阴离子交换，那就叫做阴离子交换树脂。两性树脂是一种离子交换树脂，在同一树脂中分为强酸弱碱、弱酸强碱和弱酸弱碱两类。
　　离子交换树脂在现代制糖工业中起着重要的作用。离子交换树脂由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。世界上许多糖厂生产精制糖和高级食用糖浆。它们大多采用离子交换树脂对糖溶液进行脱色和纯化。在过去，传统的用骨炭精炼糖厂已经逐渐转向使用离子交换树脂。
　　离子交换技术历史悠久，一些天然物质如沸石泡沫和煤中磺化煤可用作离子交换剂。离子交换树脂可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸和中强碱性类）。然而，随着现代有机合成技术的迅速发展，许多优良的离子交换树脂被开发出来，并开发了许多新的应用方法。它广泛应用于许多行业，特别是高科技产业和科研领域.近年来，国内外生产了数百种树脂，年产量达几十万吨。在工业应用中，离子交换树脂具有加工能力大、脱色范围广、脱色率高、各种离子去除率高、重复再生、使用寿命长等优点。运营成本较低(尽管单一投入的成本较高)。基于离子交换树脂的许多新技术，如色谱分离、离子排斥、电渗析等，具有独特的功能，可用于各种特殊任务，其他方法难以实现。离子交换技术的发展和应用仍在迅速发展。
　　离子交换树脂的应用是近年来国内外糖业的一个重要研究课题。离子交换树脂可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸和中强碱性类）。它是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在制糖工业中的应用也得到了广泛的研究。
　　离子交换树脂均采用有机合成法制备。常用的原料是苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合制备，形成具有三维网络结构的骨架，然后在骨架中引入不同类型的化学活性基团(通常是酸性或碱性基团)。
　　离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数是粒状的，有些是纤维状或粉状的。树脂的粒径一般在0.3~1.2mm之间，大部分在0.4~0.6mm之间。它们具有较高的机械强度(牢度)，化学性质也很稳定，在正常条件下有较长的使用寿命。
　　离子交换树脂含有一个(或多个)化学活性基团，即交换官能团，某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH-或Cl-)可与水溶液分离，同时吸附溶液中存在的其它阳离子或阴离子。



一、阴阳树脂分层
反冲洗：开启下进阀、上排阀、启动中间水泵，用RO出水大流量（约3000L/h）冲洗20分钟后，小流量（约600L/h）的冲洗约15分钟使树脂松动分层。
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，分层越容易。
若阴阳树脂因互相粘结抱团无法分层时：缓慢打开小量洁净压缩空气，再调节排空阀门，使压缩空气从混床由下进上排出，从上下窥视镜观察树脂松动以利分层，视其情况可以延长操作时间和次数，再按照上述反冲洗方法处理阴阳树脂的分层。
阴阳树脂的分层是再生操作中非常关键和重要的步骤。
二、排除柱内积水
排水静置沉降：关闭中间水泵及进水阀，打开中排阀、下排阀，排尽树脂柱内积水（以免再生液被稀释），水流尽后静置5分钟。
三、配制酸碱液注意事项
配制酸碱液时务必小心操作，戴上护目镜、橡胶手套和口罩等，保持室内通风；若溅到皮肤上用大量的水冲洗或及时就医。
四、阴树脂进碱
1、用纯化水把pH =14的碱液配制好；2、调节好碱液桶上的出液阀门，打开进碱阀（上进），启动碱液泵，打开排空阀排除其空气，待碱液进入后，完全浸泡阴树脂层时，关闭排空阀，开启中排阀并控制中排的开启程度,碱液流量为300-500l/h（进碱约45分钟）；3、碱液进完之后，及时用RO水冲洗稀释碱液桶及进碱管线20分钟，再关闭碱液泵、进碱阀；4、再打开上进水阀、启动中间水泵，用RO水进行冲洗至中排阀排出，直至pH =10为止。再打开下排水阀，关闭中排水阀，直至出水
五、阳树脂进酸
1、用纯化水把pH =1的酸液配制好；2、调好酸桶上的出液阀门，打开进酸阀（下进），启动酸液泵，打开排空阀排除其空气，待酸液进入后（流量约
为250-300l/h）完全浸泡阳树脂层时（中排窥视镜观察），关闭排空阀，同时开启中排阀并控制其开启程度；3、中排出液pH =1时可适当加大进酸流量，以使阳树脂不发生挠动为佳（进酸约需40分钟）；4、酸液进完之后，及时用RO水冲洗稀释碱液桶及进酸管线20分钟，关闭酸液泵 、进酸阀；5、再打开上进阀、下进阀，启动中间水泵用RO水进行冲洗，测试中排阀的出水pH =7-8时，关闭上进、下进阀，由中排把水排尽。
六、阴阳树脂混合
1、树脂清洗合格后，打开下进、上排阀，启动中间水泵（反冲洗使树脂层松动），将柱内积水排至树脂层面上100-150mm处时，关中间水泵和进水阀；2、打开小量排空阀，开启并控制进气阀门的进气量（进气压力为
0.1-0.15Mpa），观察上下窥视镜内树脂有节律的上下沸腾混合，使上下树脂颜色深浅混合一致。进气时间一般为10-15分钟；3、混合结束后，关闭进气阀、排空阀，再迅速开启上进阀、中间水泵、下排阀（使树脂迅速沉降，防止树脂在沉降过程中重新分层）。同时也要防止树脂露出水面，否则树脂间会产生气泡，从而影响混床的出水水质（若混合效果不佳时，可以重复混合操作）。
七、混床的冲洗
混合完毕后，用RO出水进行正洗。正洗流量一般为2000L/h，冲洗约30分钟，以排出水符合纯化水水质指标为终点。
八、再生过程中可能出现的问题及对策
1、树脂混合后如果树脂间有气泡，可将柱内积水由下排阀排掉，打开排气阀，然后以很低的流速(使树脂层不动)以反洗的方式从柱体下部进水，当液面淹没全部树脂时，立即停止进水，以免树脂浮起分层。然后改用正洗方式再进行冲洗即可。
2、影响树脂再生程度的因素，主要有再生剂的用量、浓度、纯度、再生时间、再生剂的流速、再生时的温度等，在实际操作中应予注意。混床允许工作压力≤0.2MPa。