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離子交換樹脂在發酵工業中的應用

　近年來，離子交換技術發展很快，在發酵工業中的應用越來越普遍。如有機發酵中，用離子交換樹脂法提取檸檬酸（用701樹脂吸附，732樹脂轉型，再用脫色樹脂脫色與除雜）；酶制劑生產中，用離子交換樹脂濃縮，提取葡萄糖與氧化酶，淀粉酶等；氨基酸，淀粉酶生產中，用以提取谷氨酸，賴氨酸等，提取、分離、 純化、分析各種核苷酸等；酶法生產葡萄糖中，除去金屬離子與脫色；樹脂的再生應當根據樹脂的種類、特性，以及運行的經濟性，選擇適當的再生藥劑和工作條件。釀造上，用樹脂進行酒精脫臭，用湘中732樹脂脫水制造無水酒精，用樹脂除去酒中金屬離子，以提高啤酒葡萄酒的穩定性等；用離子交換樹脂凈化工藝用水等。

離子交換樹脂再生方法

常規的再生處理 　　

離子交換樹脂(IONRESIN)使用一段時間后，吸附的雜質接近飽和狀態，就要進行再生處理，用化學藥劑將樹脂所吸附的離子和其他雜質洗脫除去，使之恢復原來的組成和性能。在實際運用中，為降低再生費用，要適當控制再生劑用量，使樹脂的性能恢復到z1ui經濟合理的再生水平，通常控制性能恢復程度為70～80%。如果要達到更高的再生水平，則再生劑量要大量增加，再生劑的利用率則下降。 樹脂的再生應當根據樹脂的種類、特性，以及運行的經濟性，選擇適當的再生藥劑和工作條件。含qing電鍍廢水→砂濾→(炭濾)→精密濾→強酸陽床→弱堿陰床→強堿陰床→精密濾→再生水→電鍍生產線精洗。 　　

樹脂的再生特性與它的類型和結構有密切關系。強酸性和強堿性樹脂的再生比較困難，需用再生劑量比理論值高相當多；氫型樹脂是將水中的鈣鎂離子交換成氫離子使水軟化,陰離子樹脂中含被可置換的氫氧根離子,水溶液中能離解出陰離子(如OH－或Cl－),能與水中的酸根離子交換。而弱酸性或弱堿性樹脂則較易再生，所用再生劑量只需稍多于理論值。此外，大孔型和交聯度低的樹脂較易再生，而凝膠型和交聯度高的樹脂則要較長的再生反應時間。 　　

再生劑的種類應根據樹脂的離子類型來選用，并適當地選擇價格較低的酸、堿或鹽。例如：鈉型強酸性陽樹脂可用10%NaCl 溶液再生，用藥量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹脂)；離子交換樹脂方法線邊處理電鍍廢水有下列優缺點:優點：1)電鍍生產線(車間)的線邊處理采用離子交換樹脂方法處理電鍍廢水可以得到極高的水回用率。氫型強酸性樹脂用強酸再生，用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉淀物。為此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。 　　

氯型強堿性樹脂，主要以NaCl 溶液來再生，但加入少量堿有助于將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl 0.2%NaOH 的堿鹽液再生，常規用量為每升樹脂用150～200g NaCl ，及3～4g NaOH。OH型強堿陰樹脂則用4%NaOH溶液再生。這些線形分子通常帶有多個負電基團，可以和樹脂的多處交換位置發生復合作用，形成一種卷曲物質纏繞在樹脂孔結構中，不但覆蓋了樹脂的官能基團，還堵塞了樹脂的孔道，使樹脂的交換能力下降，嚴重者會使離子交換反應不能進行。 　　

樹脂再生時的化學反應是樹脂原先的交換吸附的逆反應。按化學反應平衡原理，提高化學反應某一方物質的濃度，可促進反應向另一方進行，故提高再生液濃度可加速再生反應，并達到較高的再生水平。 　　

為加速再生化學反應，通常先將再生液加熱至70～80℃。它通過樹脂的流速一般為1～2 BV/h。也可采用先快后慢的方法，以充分發揮再生劑的效能。再生時間約為一小時。隨后用軟水順流沖洗樹脂約一小時(水量約4BV)，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液無色、無混濁為止。而弱酸性或弱堿性樹脂則較易再生，所用再生劑量只需稍多于理論值。 　　

一些樹脂在再生和反洗之后，要調校pH值。因為再生液常含有堿，樹脂再生后即使經水洗，也常帶堿性。而一些脫色樹脂 (特別是弱堿性樹脂) 宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸，使樹脂 pH值下降至６左右，再用水正洗，反洗各一次。 (IONRESIN)樹脂在使用較長時間后，由于它所吸附的一部分雜質(特別是大分子有機膠體物質)不易被常規的再生處理所洗脫，逐漸積累而將樹脂污染，使樹脂效能降低。此時要用特殊的方法處理。由於離子交換樹脂可以有效去除水中陰陽離子，所以經常使用於純水、超純水的制造程序中。例如：陽離子樹脂受含氮的兩1性1化合物污染，可用4%NaOH 溶液處理，將它溶解而排掉；陰離子樹脂受有機物污染，可提高堿鹽溶液中的NaOH 濃度至0.5～1.0%，以溶解有機物

新樹脂常含有溶劑、未參加聚合反應的物質和少量低聚合物，還可能吸著鐵、鋁、鋼等重金屬離子。當樹脂與水、酸、堿或其他溶液相接觸時，上述可溶性雜質就會轉入溶液中，在使用初期污染出水水質。所以，新樹脂在投運前要進行預處理。1、 陽樹脂預處理步驟如下：　　首先使用飽和的食1鹽水。取其量約等于被處理樹脂體積的兩倍，將樹脂置于10%食1鹽溶液中浸泡18-20小時，然后放出食1鹽水，用清水漂洗凈，使排出水不帶黃色；如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H 結合而恢復原來的組成。其次再用2%-4%NaOH溶液，其量與上相同，在其中浸泡2-4小時（或作小流量清洗），放出堿液后，重洗樹脂直至排出水接近中性為止；后用5%HCI溶液，其量亦與上述相同，浸泡4-8小時后放出酸液，用清水洗至中性待用。2、 陰樹脂的預處理步驟如下：　　其預處理方法中的di一步與陽樹脂預處理方法中的di一步相同;而后用5%HCI浸泡4-8小時，然后放出酸液，用水清洗至中性;而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小時后，放堿液用清水漂洗至中性待用。