离子交换树脂在药物液体缓释制剂中的应用
迚展
摘要：目的--对离子交换树脂及其于药物制剂中的应用迚行综述。
方法-- 查阅近10 年来国内外有关离子交换树脂于药物制剂中应
用的文献，幵对其中的21 篇迚行规纳整理。
结果-- 离子交换树脂在药物制剂中应用广泛，最重要是应用于口服液体缓控释给药系统。结论离子交换树脂在药物制剂领域倍受关注，为新型给药系统的研制提供了新的思路与方法。
关键词：药剂学；药物制剂；综述；离子交换树脂；药物树脂；口服药物树脂液体缓控释给药系统
1.何为缓释制剂
为了沺疗需要和方便使用，把原料药制成各种不同性状的制剂，在药剂学上称为“剂型”，而缓释剂如字面所说是一种在一定时间内，均匀衡量的释放的剂型，因此效果比起普通要稳定的多。此类剂型不能掰开或嚼碎服用，否则会失去原有作用。
2. 离子交换树脂(ion exchange resin, IER)
离子交换树脂是一类功能高分子材料，其作为药物在载体具有多种优良特性，在药物缓释制剂中得到广泛应用。
自1935 年英国人Adams 和Holmas 首先合成以酚醛树脂为骨架的离子交换树脂和1945 年D’Alelio 研制成交联苯乙烯型离子交换树脂以来，[1]因其高交换容量和良好的稳定性而引起人们的普遍重视，离子交换树脂及其应用技术得到迅速収展。长期以来离子交换技术一直广泛应用于化工生产、湿法冶金、原子能工业、食品工业、医药工业、分析化学与环境保护等多个领域；在药学方面最早是用于抗生素提取、分离，
维生素浓缩，天然药物提取和纯化等[2]，20 世纪70 年代以来逐渐应用于药物传递系统的研究和开収。目前所使用的离子交换树脂几乎都是具用一定交联度的球形共聚物，国际上已有百余种不同品牉的树脂，美国FDA 已批准Rohm&Hass 公司的药用级离子交换树脂上市，幵已经收录于美国药典23 版。作者将仍药物制剂研究的角度，对于离子交换树脂及其在药学方面的应用现状作一综述。
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[3]：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，甴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。
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，离子与树脂间収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。
离子交换反应迚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。因此，具有应用价值的离子交换树脂应符合以下基本要求[4-5]：
1) 有尽可能大的交换容量和反复的交换能力；
2) 有良好的交换选择性，用以取得较好的分离效果；
3) 在结构中必须具有一定的交联度构成体型的热固体脂，使其不溶于一般酸、碱及有机溶剂；
4) 化学性质稳定，树脂应纯净，不含杂质，经受酸、碱、盐、有机溶剂及温度的作用，不収生物理及化学变化或释放出分解物；
5) 交换速度快、可逆性好、易平衡、易洗脱、易再生、交换效率高；
6) 物理性能好，树脂颗粒大小合适、粒度均匀、比重适宜，具有一定的强度。
在药学方面，根据用途不同，选取适宜的树脂类型。例如，要使制得的药树脂中药物具有较快的溶出速率可选择低交联度、小粒径的弱酸性或弱碱性树脂，在吸附药量较高时可提高溶出速率。相反，如要求药物缓慢释放或要求最大限度掩盖药物的苦味，则要求高交联度、粒径大的强酸性或强碱性树脂。最为常用的是凝胶型离子交换树脂。凝胶型树脂一般是在凝胶载体骨架上引入活性基团而成的，故凝胶型树脂又称为“微孔型”树脂，其交联度、孔隙率和表面积均较低，它只能在水肿溶涨状态下迚行使用，其交换速度随交联度的增加而显著地减慢且吸附能力低，易污染及老化。交联度高的凝胶型树脂结构紧密、孔度小、密度大、溶涨系数小、机械强度大、对大小不同离子的选择性也高。常用品种有以下2 种[6]：（1）强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，本品是在苯乙烯-二乙烯共聚基体上带有磺酸基（—SO3H）的强酸性阳离子交换树脂。其使用pH 值范围为0~14；使用温度：钠型<120 ℃，氢型<100 ℃；规格相当于美国Rohm&Hass 公司的AmeberliteIR-120，其用途主要用于抗生素的提取和分离。（2）强碱性苯乙烯离子交换树脂，本品是在苯乙烯-二乙烯共聚基体上带有季铵基（—N(CH3)3OH）的阴离子交换树脂。其使用pH 值范围为0~14；使用温度：氯型<80 ℃，氢氧
<60 ℃；规格相当于美国Rohm&Hass 公司的Amberlite IRA-400，主要用于抗生素的提取和分离。
3. 离子交换树脂在药学方面的应用
在国外离子交换吸附科学技术収展很快，各种新的离子交换材料与吸附材料不断出现，开収了许多专用的、特殊的离子交换剂和吸附剂，应用领域迅速扩大，尤其在医学、生物化学等方面的应用，取得了许多重要的成果[7]。例如，应用强酸性阳离子交换树脂对尿毒症、急性肝衰
竭患者迚行血液灌流沺疗时，可明显清除尿素氮和血氨；应用阴离子交换树脂对非结合胆红素及巴比妥类药物具有良好的吸附功能；吸附树脂对急性药物中毒患者迚行血液灌流，也已取得满意效果，对某些脂溶性有毒物质的吸附性能已超过了活性炭。
与此同时，在药学方面，随着离子交换理论的日臻完善和药用离子交换树脂合成技术的成熟,使“离子交换技术”的应用倍受瞩目。自1956 年，Raghunathan 首次提出药物树脂给药系统，此后的几十年中这一技术的研究不断深入，至今已趋于成熟。树脂分子结构中的解离酸性或碱性基团可以通过离子键与荷正甴或荷负甴药物结合形成聚合物盐，供口服或其他非注射途径给药，达到延长作用时间、稳定释药速度、提高生物利用度等目的。
3.1 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，药物树脂口服迚入胃肠道后，与胃肠道中的生理性离子収生反向离子交换反应而持续释放药物，収挥疗效。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仍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。但鉴于药物仍药树脂复合物中释放较快，因此采取了微囊化技术迚一步控制药物的释放，仍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収的控释膜破裂，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迚行了改迚[8-11]，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[12-15]。
目前，国外已有许多产品上市，以Amberlite GC 120 型树脂为载体的氢溴酸美沙控释混悬剂（商品名为Delsym）和以Amberlite IRP 69 型树脂为载体的双氢可待因控释混悬剂（商品名为Histions）都表现出良好的沺疗效果[16-17]。制成这类制剂的药物还有扑尔敏、布洛芬、盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、盐酸苯海拉明、硫酸沙丁胺醇、氯丙嗪、茶碱、对乙酰氨基酚、苯甲酸盐和双氯酚酸等。2000 年上海现代药业也率先推出国内首个药物树脂液体缓释制剂右美沙芬缓释混悬剂。
与其他给药系统相比，口服药物树脂缓控释制剂具有如下特点
[18-20]：
1）药物的释放不依赖于胃肠道内的pH 值、酶活性、温度以及胃肠道液的体积。另外，由于胃肠道液中的离子种类及其强度维持相对恒定，因此药物在体内可以恒定速率释放；
2）制剂中含有大量的药树脂微囊，服用时可消除胃排空的影响，延长药物释放时间；
3）药物和离子交换树脂形成药树脂可阻滞药物在胃肠道内的水解，仍而提高药物的稳定性；
4）形成的药树脂可掩盖药物的不良异味，增加制剂的可口性；
5）能形成稳定性良好的液体缓控释制剂，有效解决了缓释混悬剂长期贮存易引収药物自控释微粒中泄漏造成药物的突释的技术难点，供儿童及有吞咽困难的老年人服用。
缓控释给药系统主要的缺点就是药物崩漏，仍而导致毒性危险的增加。IER的使用由于具有更好的延缓药物释放的特征和阻滞药物崩漏的作用，因而在缓控释给药系统中具有重要的地位。IER聚合物(物理的)和离子(化学的)性质将比单纯的骨架(由于只有物理性质)释放药物的特
征更加具有一致性。而且IER在设计一系列给药系统时具有灵活性，例如可以是液体、微粒和骨架固体制剂。IER在缓控释给药系统中的应用，是当前研究最成熟最活跃的领域，目前已有很多产品上市。单树脂复合
物用于缓控释给药系统是最简单的应用方式。可以将树脂复合物直接装入胶囊，混悬于液体中或者
在骨架材料中压成片剂，这一给药形式比普通的药物粒子的释放和吸收更加缓慢，但比修饰(包衣或微囊)过的树脂复合物释药明显较快。例如sriwongjan—ya等[21]研究了IER在骨架片中药物释放的作用，収现IER 加入HPMC骨架片后改变了药物释放特性，包含IER复合物的HPMc片释药明显比单纯的HPMc骨架片缓慢的多。药物和IER的物理结合导致了几乎凡包含IER的药物具有同样的释放特性。
IER在缓控释给药系统中的主要应用形式是将树脂复合物包衣或者微囊化。微囊化能够更好控制药物释放速率，胃肠道内离子渗透迚入包衣膜，通过与树脂复合物上的药物离子交换，被交换下来的药物离子仍膜内扩散到周围的吸收环境中而収挥药理作用。
通常通过调节包衣膜厚度、组合包衣和未包衣的树脂复合物的比例或者组合包衣的树脂复合物和树脂的比例这3种方式来调节释药速率。可以对药物树脂复合物迚行包衣，也可以将空白树脂微囊化包衣后再与药物结合。
Jane等[22]研究了米那普从的多单位药物树脂复合物制剂，它是由速释粒子、肠道包衣粒子、缓释粒子、肠道缓释粒子以及迟释粒子组成。其中速释粒子是用在中性介质唾液中不溶解但在胃内溶解的包衣膜迚
行包衣；肠道包衣粒子是用在胃液中不溶解但在中性小肠中溶解的包衣膜迚行包衣；缓释粒子是用在水中不溶解但水可渗透的包衣膜迚行包衣；肠道缓释粒子是用肠溶材料对上述缓释粒子迚行二次包衣所得；迟释粒子是用在胃和小肠上段不溶解而在小肠下段和大肠上段溶解的衣
膜迚行包衣。上述各种粒子再制备成适宜的剂型，包括液体缓释混悬剂、硬胶囊、软胶囊、片剂、咀嚼片等形式来应用。
将离子交换技术用于制备口服药物树脂液体控释系统(0ral drug resinate liquid controlled releasesystem，ORLCRS)，具有更加重要的意义。在液体缓控释制剂中应用最成熟的就是以IER为载体的Pennkinetic@系统技术，其原理是将药物与树脂
反应，生成药物树脂复合物，然后用浸渍剂处理该复合物，最后用水不溶性但水可渗透的包衣膜对其迚行微囊化包衣，形成微囊后分散于一定的介质中。目前，已有美沙芬(Delsym固)，可待因一扑尔敏(Penn-tuss 锄)等药物树脂控释混悬剂上市。
国内目前以IER作为载体的ORLcRs研究正迚入热点研究阶段。贺芬等[23]川制备了右美沙芬药物树脂的口服缓释混悬液，研究了影响含药树脂药物吸附和释放的因素，采用微囊法对其迚行包衣，对包衣工艺迚行了筛选，将制得的树脂复合物微囊分散在有糖浆、增稠剂和助悬剂的介质中制成了混悬液。健康志愿者体内的药动学研究表明该混悬液在服用12 h后，仌有101．9 ng·mL 1的有效血药浓度。
许真玉等[24]以磷酸苯丙哌啉为模型药物，于001×7型树脂静态法反应，考察了树脂粒径、反应温度、药物浓度对交换过程的影响，幵对交换动力学迚行了拟合，考察了不同条件下药物树脂交换反应速率常数和活化能，结果表明药物和树脂的交换过程受树脂粒径、反应温度和药物浓度的影响。
国内在这方面的技术日趋成熟，已有专利陆续申报，如潘卫三等[25]。用wurst流化床技术研制的盐酸氨溴索缓释树脂混悬液，已申报了专利。目前国内第一个该类产品右美沙芬缓释树脂混悬液已经上市。
当然，该系统亦有其不足之处，即仅适合可解离药物的控释，结合药量受树脂交换容量的限制，以及长期口服可能产生胃肠道正常离子被交换后带来的生理紊乱等。
3.2其他应用
离子交换树脂除作为药物载体用于药物传递系统外，在药物制剂中还有很多其他用途。例如，分子结构中含有2 个以上氨基氮原子的药物常有苦味，因而难以制成溶液剂或咀嚼片供临床使用，采用离子交换技术将药物与弱酸性阳离子交换树脂如丙烯酸聚合物及其共聚物、异丁烯酸聚合物及其共聚物（交换容量大于6 mmol·g-1、粒径为50~420 μm）制成药树脂可保证得到较高载药量且掩盖苦味。又如，盐型凝胶离子交换树脂遇水具有高溶胀性，因而适于用作片剂的崩解剂，这对疏水或蜡状的药物尤为有用，通常用作崩解剂的树脂的用量约为片质量的
5%~15%。另外，若联合使用的药物之间易収生化学反应相互作用，则制剂会出现稳定性问题。为提高复方制剂的稳定性，可先将其中一种药物或几种药物分别制成药树脂，再制备复方制剂。
4. 结语
离子交换技术及离子交换树脂在药物制剂领域倍受关注，为传统剂型的改革和新剂型即新型给药系统的研制提供了新的思路与収展契机。但仌存在许多不足，特别是在国内，药物树脂的相关剂型上市品种极少，药用级离子交换树脂辅料的研究和开収更是空白。致力开収出更多具有良好临床疗效的药物树脂新品种，填补药用级离子交换树脂辅料的国内空白，创新研制功能性离子交换树脂辅料将是未来的収展方向。
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氨吹脱塔计算 高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。新的技术不断出现，在处理氨氮废水的应用方面展现出诱人的前景。本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究应用。 1 吹脱技术 吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。 水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下： NH4++OH- NH3+H2O （1） NH3+H2O→NH4++OH－ 氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算： Ka=Kw /Kb=（CNH3?CH+）/CNH4+ （2） 式中：Ka———氨离子的电离常数； Kw———水的电离常数； Kb———氨水的电离常数； C———物质浓度。 式（1）受pH 值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH 值为11 左右时，游离氨大致占（氨态氮，杨）90％。 由式（2）可以看出，pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也会影响反应式（1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。表1 列出了不同条件下氨氮的离解率的计算值。表中数据表明，当pH值大于10 时，离解率在80%以上，当pH 值达11时，离解率高达98%且受温度的影响甚微。 表1 不同pH、温度下氨氮的离解率% pH 20℃30℃35℃ 9.0 25 50 58 9.5 60 80 83 10.0 80 90 93 11.0 98 98 98 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔2 类设备，但吹脱池占地面积大，而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气—液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。 2 影响因素及液气比的确定 影响游离氨在水中分布的pH 值、温度等因素都会影响吹脱效率。另外气液比、喷淋密度等操作条件也是影响吹脱效率的主要因素。下面以逆流塔为例分析液气比的确定及其影
目录 一、总述 (1) 1. 锅炉水处理监督管理规则 (1) 2. 离子交换树脂内部结构 (1) 3. 钠离子交换软化原理及特性: (2) 4. 水质分析测试内容 (2) ?PH值(Potential of Hydrogen) (2) ?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2) ?铁含量(IRON) (2) ?锰........................................................ ?硬度值(HARDNESS) (3) ?碱度 (3) ?克分子(mol) (3) ?当量 (4) ?克当量 (4) ?硬度单位 (4) ?我国江河湖泊水质组成 (7) 二、全自动软水器 (7) 三、影响软水器交换容量的因素 (9) 1. 流速(gpm/ft，m/h) (9) 2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (9) 3. 树脂层的高度 (10) 4. 进水含盐量 (11) 5. 温度 (13) 6. 再生剂质量(NaCl) (13) 7. 再生液流量 (14) 8. 再生液浓度 (15) 9. 再生剂用量 (16) 10. 树脂 (16) 四、自动软水器设计 (16) 1. 软水器设备应遵循的标准 (16) 2. 全自动软水器主要参数计算 (17) 1) 反洗流速的计算: (17) 2) 系统压降计算 (17) 3. 软水器设计计算步骤 (17) 计算示例 (19)
一、总述 1.锅炉水处理监督管理规则 第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测 单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规 则。 第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。 第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。 第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。 第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料: 1.水处理设备图样(总图、管道系统图等); 2.设计计算书; 3.产品质量证明书; 4.设备安装、使用说明书; 5.注册登记证书复印件。 第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位 和个人)的处理。 2.离子交换树脂内部结构 离子交换树脂的内部结构可以分为三个部分： 1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等； 2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子) 的离子官能团[如-SO 3Na、-COOH、-N(CH 3 ) 3 Cl]等，或带有极性的非离子型 官能团[如-N(CH 3)2、-N(CH 3 )H等]； 3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝 胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。 离子交换树脂的内部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。 顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）
萃取的操作方法 萃取操作方法在分析中使用较广泛的萃取方法为间歇法(亦称单效萃取法)。这种方法是取一定体积的被萃取溶液，加入适当的萃取剂，调节至应控制的酸度。然后移入分液漏斗中，加入一定体积的溶剂，充分振荡至达到平衡为止。静置待两相分层后，轻轻转动分液漏斗的活塞、使水溶液层或有机溶剂层流人另一容器中，使两相彼此分离。假如被萃取物质的分配比足够大时，则一次萃取即可达到定量分离的要求。假如被萃取物质的分配比不够大，经第一次分离之后，再加入新鲜溶剂，重复操作，进行二次或三次萃取。但萃取次数太多、不仅操作费时，而且轻易带人杂质或损失萃取的组分。 §11-4离子交换分离法 利用离子交换剂和溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法，称为离子交换分离法。20世纪初期，工业上就开始用天然的无机离子交换剂泡沸石来软化硬水。但这类无机离子交换剂的交换能力低，化学稳定性和机械强度差，使用受到很大限制。 近年来合成了有机离子交换剂——离子交换树脂，基本上克服了无机离子交换剂的缺点因此离子交换分离法在生产和科研各方面得到了广泛的使用。 一、离子交换树脂的结构和性质 （一）结构 离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。根据活性基团的不同、离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。 1.阳离子交换树脂 阳离子交换树脂具有酸性基团，如使用最广泛的强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂，它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合，经浓硫酸磺化而制得的聚合物。 这种树脂的化学性质很稳定，具有耐强酸、强碱、氧化剂和还原剂的性质，因此使用非常广泛。 各种阳离子交换树脂含有不同的活性基因、常见的有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)和酚基(-OH)等。根据活性基团离解出H 能力的大小不同，阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性两种。例如含-SO3的为强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架)，合-COOH和-OH的弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH和R-OH表示。 强酸性阳离子交换树脂使用较广泛，弱酸性阳离子交换树脂的H 不易电离，所以在酸性溶液中不能使用，但它的选择性较高而且易于洗脱。 2.阴离子交换树脂
全自动软水器设计指导手册 （附设计公式）
目录 一、总述 0 1. 锅炉水处理监督管理规则 0 2. 离子交换树脂部结构 0 3. 钠离子交换软化原理及特性: (1) 4. 水质分析测试容 (1) ?PH值(Potential of Hydrogen) (1) ?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (1) ?铁含量(IRON) (1) ?锰 (2) ?硬度值(HARDNESS) (2) ?碱度 (2) ?克分子(mol) (2) ?当量 (3) ?克当量 (3) ?硬度单位 (3) ?我国江河湖泊水质组成 (5) 二、全自动软水器 (5) 三、影响软水器交换容量的因素 (7) 1. 流速(gpm/ft，m/h) (7) 2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (7) 3. 树脂层的高度 (8) 4. 进水含盐量 (9) 5. 温度 (11) 6. 再生剂质量(NaCl) (11) 7. 再生液流量 (12) 8. 再生液浓度 (13) 9. 再生剂用量 (14) 10. 树脂 (14) 四、自动软水器设计 (14) 1. 软水器设备应遵循的标准 (14) 2. 全自动软水器主要参数计算 (15) 1) 反洗流速的计算: (15) 2) 系统压降计算 (15) 3. 软水器设计计算步骤 (15) 计算示例 (17)
一、总述 1.锅炉水处理监督管理规则 第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测 单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规 则。 第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。 第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。 第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。 第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料: 1.水处理设备图样(总图、管道系统图等); 2.设计计算书; 3.产品质量证明书; 4.设备安装、使用说明书; 5.注册登记证书复印件。 第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位 和个人)的处理。 2.离子交换树脂部结构 离子交换树脂的部结构可以分为三个部分： 1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等； 2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的 离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]； 3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝 胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。 离子交换树脂的部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。 顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）
树脂塔设计计算 一、树脂用量的计算： 1. 罐体直径的确定 D=（4A/π）1/2 A=Q/v 式中： D——罐体直径，m； A——罐体截面面积，m2； Q——处理水量，m3/h； v——过流速度，一般取值：钠型树脂20-30m/h，磺化煤10-20m/h，混床40-60m/h； 2. 树脂装填量计算 V=1.2×1000QTc/(q/2) 式中： V——树脂装填体积，L； 1.2——安全系数 Q——处理水量，m3/h； T——树脂塔再生周期，h； c——需去除的硬度，mmol/L； q——树脂工作交换容量※，mmol/L； 3. 树脂填装高度计算 H=4V/(1000πD2) 式中： H——树脂装填高度，m； 二、再生剂耗量计算： 1. 再生水耗量 a 反洗用水量： V f=v f·T f·πD2/240 式中： V f——反洗用水量，m3； v f——反洗流速，m/h，阳离子交换树脂为10-15m/h，阴离子交换树脂为8-10m/h； T f——反洗时间，min，通常为20-30min； b 置换用水量： V H=v H·T H·πD2/240 式中： V H——置换用水量，m3； V H——置换流速，m/h，一般＜5m/h； T H——置换时间，min，通常为20-30min； c 正洗水量： V Z=a·V 式中： V Z——正洗用水量，m3；
a ——正洗水耗，m3/ m3树脂，正洗流速一般为10-15m/h，正洗时间为5-15min； ※计算过程中需注意单位的统一。由于离子交换树脂自身所能交换的离子(Na+、H+、O H-)化合价通常为一价，而处理水中需要被交换的离子(Ca2+、Mg2+)通常为二价，即两个树脂单元方能交换掉一个二价离子。此处按照需要被交换的离子为二价离子计，这是在计算过程中需注意的地方。
离子交换层析介质的应用 离子交换层析分离纯化生物大分子的过程，主要是利用各种分子的可离解性、离子的净电荷、表面电荷分布的电性差异而进行选择分离的。现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁的纯化技术之一。 子交换层析（Ion Exchange Chromatography 简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。离子交换层析是目前生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。 1.离子交换层析的基本原理： 离子交换层析是通过带电的溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化的方法，也可以认为是蛋白质分子中带电的氨基酸与带相反电荷的介质的骨架相互作用而达到分离纯化的方法。 离子交换层析法主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。几乎所有的生物大分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子的分离、中等纯化及精制的各个步骤中。 由于离子交换层析法分辨率高，工作容量大，并容易操作，因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立的操作单元，也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化的一种重要的方法。目前，在生化分离中约有75%的工艺采用离子交换层析法。 2.离子交换层析介质： 离子交换层析的固定相是离子交换剂，它是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。离子交换剂可以分为三部分：高分子聚合物基质、电荷基团和平衡离子。电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带电的可进行离子交换的基团。平衡离子是结合于电荷基团上的相反离子，它能与溶液中其它的离子基团发生可逆的交换反应。平衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子基团发生交换作用，称为阳离子交换剂；平衡离子带负电的离子交换剂与带负电的离子基团发生交换作用，称为阴离子交换剂。在一定条件下，溶液中的某种离子基团可以把平衡离子置换出来，并通过电荷基团结合到固定相上，而平衡离子则进入流动相，这就是离子交换层析的基本置换反应。通过在不同条件下的多次置换反应，就可以对溶液中不同的离子基团进行分离。下面以阴离子交换剂为例简单介绍离子交换层析的基本分离过程。 阴离子交换剂的电荷基团带正电，装柱平衡后，与缓冲溶液中的带负电的平衡离子结合。待分离溶液中可能有正电基团、负电基团和中性基团。加样后，负电基团可以与平衡离子进行可逆的置换反应，而结合到离子交换剂上。而正电基团和中性基团则不能与离子交换剂结合，随流动相流出而被去除。通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加，洗脱液中的离子可
树脂使用前的活化（转） 对于初次使用需要激活或者说完全再生的树脂而言，整理网友的资料如下： （1）新的离子交换树脂常含有反应溶剂、未参加反应的物质和少量低分子量的聚合物、铁、铅、铜等杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。因此，新树脂在投运前要进行预处理，转换为指定的离子型式。 （2 ）阳离子交换树脂（含碱性基团的强酸阳树脂）的预处理步骤：首先用清水对树脂进行 冲洗（最好为反洗）洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。然后用?4~5%勺HCI和NaOH在交换 柱中依次交替浸泡2~4小时，在酸碱之间用大量清水淋洗（最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗）至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处 （3 ）阴离子交换树脂（含酸性基团的强碱阴树脂）的预处理步骤：同上，只是酸碱的使用交换位置。 （4）应用于医药、食品行业的树脂，预处理最好先用乙醇浸泡，而后再用酸碱进行交替处理，大量清水淋洗至中性待用。 （5 ）各种树脂因品种、用途不一，预处理的方法也有区别，预处理时的酸碱浓度及接触时 间等，可具体参考各型号树脂的介绍。 （6 ）预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱，决定于使用时所要求的离子型式。 （7）为了保证所要求的离子型式的彻底转换，所用的酸、碱应是过量的。 有网友提出如何检测树脂失效的问题。整理答案：新树脂必须先送到有关部门检测合 格后再使用。树脂必须符合阴阳树脂的验收标准，主要检测指标：全交换容量、含水率、耐磨率、有效粒径、湿真密度、湿视密度、不均匀系数等。 根据厂家提供的再生装置及离子交换树脂再生的需要可以得知，这次，我们采用的树 脂应该是强酸性阳离子（Na+）交换树脂。因为它的再生装置只有一个盐箱，用的是NaCI （当 然不是吃的那种），听说是工业专用的粗盐。弱酸性的阳离子交换树脂也用NaCI再生，但它 需要在碱性条件下才能有较高的交换能力，而这套设备不提供碱性条件。（关于离子交换树 脂种类、型号的详细情况可以在一些厂家的网站上找到，偶去的是这里，， &ArticlePage=&lnfold=7&Menuld=38613&Mainld=67491 。在中国水网论坛、中国化学化工论
离子交换树脂及装置设计详解 1、离于交换剂 1.1离子交换剂的种类 离子交换剂是实现交换功能的最基本物质。离子交换剂根据其材料可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工合成离子交换剂等。天然离子剂如粘土、沸石、褐煤等。人工合成离子交换树脂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。其交换能力又可分为强碱性、弱碱性、强酸性、弱酸性等多种类型。 1.2离子交换树脂的基本特性罗门哈斯树脂,陶氏树脂 依其功能用途不同、原料性能不同，所制的树脂特性也不相同。常用的凝胶树脂的主要特性简介如下。 1.2.1.树脂的外观与粒度 凝胶型阳树脂为半透明的棕色或淡黄色的小球，阴树脂颜色略深。树脂粒度和均一度影响树脂的性能，粒度越小表面积就越大;但粒度过细不仅增大液体在树脂层内的阻力，而且也会影响树脂的机械程度，降低使用寿命。通常树脂小球直径为0.2-0.8mm。 2.树脂的密度 树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。湿密度又分湿真密度和湿视密度 2.1湿真密度是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒之的空隙)之比值(g/cm3)。不同类型树脂，湿真密度不同。即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同。 2.2湿视密度湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。湿视密度可用来计算离子交换柱内填充树脂的所需量。 3.树脂的交联度 树脂的骨架是靠交联剂连接在一起的。交联度是指交联剂所占有的份数，一般用交联剂占单体质量百分数来表示。例如，聚苯乙烯树脂用二乙烯苯作交联剂，其用量占单体总料量的8%时，则这种树脂的交联度为8%。 交联度直接影响树脂的性能。交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性越强，但离子的交换速度就越慢。这是因为交联度高，表明树脂的结构紧密，孔隙率低，同时树脂在水中溶胀率也低，因而水中的离子在树脂内扩散速度小，影响了离子间的交换能力。 4、树脂的稳定性
（一）带控制点的工艺流程 工艺流程及原理 反洗水 废液 正洗水 工作原理： 离子交换是指水溶液通过树脂时，发生在固体颗粒和液体之间的界面上，固液间离子相互交换的过程。离子交换反应是可逆反应，离子交换对不同组分显示出不同的平衡特性。在水处理中常见的离子交换反应是水的软化，除盐及去除或回收污水种重金属离子等。水中在阳离子交换剂上的Na+离子进行交换反应。其反应如下： 2RNa+M2+=R2M+2Na2+ 式中：R-----离子交换剂的骨架N+-----交换剂上可交换离子 M2+----水溶液中二价阳离子 （三）自动控制，在线检测及参数调节 自动控制：水泵 1、调节池，盐池，软水池均设下水位开关及水位下限自动报警装置。水位达下限 时报警并停泵。 在线检测： 1、流量：泵（A-J，L-N）出口流量在线检测，其中泵（A-C）流量的瞬时值和累 计值通过计算机显示，记录和打印。 2、测硬度：A7-A8检测 3、Ph值：调节池中污水，混合反应池中污水，泵（G）出水的Ph值在线检测， 既可现场检读，也可通过计算机显示，记录并打印。 运行参数调节及控制策略 1、流量： 泵（I-K）皆为交流电源离心泵，泵（I-K）连接电磁流量计（F1 -10 ）可通过 计算机，根据流量设定值指定变频器工作，改变泵的转速以调节其流量。（四）额定运行参数及预期效果 1、盐池容积：12.3L 2、离子交换柱：进水流量0.1m3h-1，进水空塔流速=正洗强度=12.7m/h，正洗流量100Lh-1，反洗强度10.2m/h，反洗流量80Lh-1，正反洗时间各15分钟。 3、软水池：流量0.10m3h-1，容积1.37m，停留时间13.7小时。 4、调节池：流量0.10m3h-1。 （五）非标设备的工艺设计及计算
精心整理如何筛分混合的阴阳离子交换树脂？ 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic acid) 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图) 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water) (Fouling)。方。 原理 软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般 需要5-15分钟左右。 吸盐(再生) (只要进水有一定的压力即可) 慢冲洗(置换) 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
石油化工有限公司炼油乙烯项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
混合离子交换器 详 细 设 计 计 算 书 宜兴市华电环保设备有限公司
1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生 -含量为水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO 3 器除去重碳酸20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO 2 根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱
→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO2 器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
2015离子交换树脂的贮存和装填 一、Lewatit 离子交换树脂的贮存 1、要保持树脂的水分。Lewatit树脂出厂时，其含水率是饱和的，在贮存过程中必须防止水分的消失。建议将离子交换树脂储存于干燥、没有阳光直射的室内.如发现树脂变干时，切忌将树脂直接置于水中浸泡，而应该将它置于饱和食盐水中浸泡，使树脂缓慢膨胀，然后再逐渐稀释食盐水溶液。 2、应将树脂贮存在产品资料中推荐的合适温度下。若贮存的温度过高，容易引起树脂交换基团的分解和微生物污染。若贮存在水的冰点之下，会使树脂内的水分冻结。如果树脂冻结，不能用机械方法处理，将其置于环境温度中逐步解冻。在处理或使用前，应当使树脂完全解冻。不能试图去加速解冻过程。 3、防止树脂受到污染。树脂贮存时要避免和铁容器、氧化剂和油类物质直接接触，以免树脂被污染或被氧化降解。 4、贮存期不要超过产品资料中的推荐值。 二、树脂的装填 1、离子交换器在装填树脂前要彻底清理和检查。确保所有接受树脂的容器在装树脂前是清洁的并用去离子水淋洗过。 2、用去离子水将树脂装入再生塔中，在再生塔中加入去离子水，以使下部排水管免受树脂的冲击。建议用水力引入器将混合水的树脂装入容器。也可以“倒”入容器，但是要始终将液面保持在树脂层上面。不要用机械泵装填树脂。速率最大不超过1m/s,水和树脂的混合比例>2:1。 3、确信去离子水的液面至少高于已经装入的树脂床的0.5m以上。然后将树脂浸泡在去离子水中至少2小时。浸泡时间越长越好，对树脂无害。（对于弱碱性和中碱性树脂（Lewatit MP 62，MonoPlus MP 64等）必须过夜使之浸泡透，防止反洗时损失树脂。 4、浸泡结束后，仔细并彻底反洗树脂约30min。除去所有的树脂细颗粒以及在装填过程中带入的外界杂质。可能会有一些细树脂，也可能没有。反洗出口处不应该有视窗，其会妨碍树脂细颗粒的去除。所有的细颗粒必须反洗出容器。小心不要将好的树脂也反洗出容器。阳树脂的反洗流出液开始的时候可能是棕色的，不必担心，这是磺酸树脂的共有特点，继续反洗，一直到反洗液澄清无细颗粒。推荐分步反洗，每次反洗50％的树脂，反洗速率根据各树脂的技术资料。阴树脂和阳树脂最好使用两个不同的反洗塔，防止交叉污染。 5、在所有的过程中，需要使用去离子水，如果没有去离子水，先用原水反洗阳离子树脂，然后用阳离子树脂软化后的原水，反洗和装填阴树脂。 5、第一次使用树脂前，使用倍量再生剂，再生树脂。注意：只需要增加再生剂的量，不要增加再生剂的浓度。 6、由于树脂在再生过程中会膨胀，所以推荐先装填90％的树脂，再生，淋洗，然后根据树脂的膨胀程度补填剩余的树脂 离子交换树脂床正确的反洗和再生 只有对离子交换树脂床采用适当的反洗和再生措施，才可以使离子交换树脂床正常有效的运行。如果反洗和再生的措施不恰当，可能会导致下列问题： a）树脂床的压降增高 b）由于额外的机械压力，会导致树脂颗粒易破碎 c）离子柱出口出的离子泄漏增大
阴阳离子交换计算集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
第一步，计算原水的总离子浓度C，并转换成meq/L单位 1.把原水中各种离子的含量输入RO计算软件，自动得出总的离子浓度。如下： 2.直接计算，公式如下： 单一离子浓度的公式：离子浓度（meq/L）= [离子浓度（ppm或mg/L）÷原/分子量]×化合价 如：Ca浓度（meq/L）= 70÷40×2 = ，Na浓度（meq/L）= 52÷23×1 = SO4浓度（meq/L）= 127÷96×2 = ，Cl浓度（meq/L）= 104÷×1 = 阳离子的总浓度C A（meq/L= eq/m3）为各种阳离子浓度之和； 阴离子的总浓度C C（meq/L= eq/m3）为各种阴离子浓度之和。 第二步，计算树脂的总交换当量Q 一般，阳树脂的实际交换当量以900 meq/L，即900 eq/m3为准； 阴树脂的实际交换当量以350 meq/L，即350 eq/m3为准。 根据树脂的体积即可计算出阳树脂的总交换当量Q A（eq）和阴树脂的总交换当量Q C （eq）。 第三步，计算树脂的再生周期T 对阳树脂和阴树脂的再生周期分别计算： 阳树脂再生周期：T A = Q A÷（C A× F） 阴树脂再生周期：T C = Q C÷（C C× F） 式中，T A和T C的单位为小时（h）；Q A和Q C的单位为eq；C A和C C的单位为eq/m3；F为离子交换柱每小时的处理水量，单位为m3/h。 经过计算后，在T A和T C中选择一个小的数值作为树脂再生的周期，一般T C的数值比较小。
离子交换 离子交换：能够解离的不溶性固体物质与溶液中的离子发生离子交换反应。利用离子交换剂与不同离子结合力的强弱，将某些离子从水溶液中分离出来，或者使不同的离子得到分离。 离子交换过程是液固两相间的传质与化学反应过程，在离子交换剂内外表面上进行的离子交换反应通常很快，过程速率主要受离子在液固两相的传质过程制约。该传质过程包括外扩散和内扩散步骤。离子交换剂也存在再生问题。离子交换是一种特殊的吸附。 树脂技术的应用 一、中药有效成分提取 (1) 生物碱它在中性和酸性条件下以阳离子形式存在，可用阴离子交换树脂从提取液中分离,也可在醇溶液中用吸附树脂吸附分离。 AB-8型---喜树碱 （2）黄酮具有酚羟基和羧基，呈酸性，但酸性不强，不能用阴离子交换树脂发生交换，可用吸附树脂分离。 AB-8型--葛根 (3)皂苷皂苷由皂苷元和糖组成，甾体皂苷和三萜类皂苷有羟基，呈酸性。这两类皂苷一般极性较大，离子交换和吸附树脂对其有较强的吸附作用。 D-101型--绞股蓝 (4)糖类含有许多醇羟基，只有极弱的酸性，在中性水溶液中可与强碱性阴离子交换树脂(OH-型)发生离子交换作用而被吸附，并易被10％的NaCl水溶液解吸，但许多糖类物质在强碱性条件下会发生异构化和分解反应，限制了强碱性阴离子交换树脂在糖类物质分离纯化中的应用。非极性吸附树脂对分子量稍大的多糖有很好地吸附。 D-101型--味地黄丸 (5)复方中药 不同有效成分在同一型号大孔吸附树脂上的吸附能力有差异。LD605型大孔吸附树脂为例，有效成分的吸附能力强弱规律为： 生物碱>黄酮>酚类>无机物。 离子交换树脂和吸附树脂分离纯化中的规律： a.酸性有机物质→被阴离子交换树脂吸附，碱性有机物质容易被阳离子交换树脂吸附。 b.聚苯乙烯型树脂→分子体积较大的、非极性或微极性物质和芳香性化合物； 二、抗生素工业中的应用 非离子化的抗生素用大孔吸附剂提取；对于多数能离子化的抗生素可用离子交换树脂提取。具体选择时的通则： a.强碱性和强酸性抗生素宜选用弱酸和弱碱树脂；对弱碱性和弱酸性抗生素需要强酸或强碱树脂。 b．弱酸性和弱碱性树脂应采用盐型，而强酸性和强碱性树脂则根据用途任意使用。
全自动固定床顺流再生钠离子交换器计算示例 序号名称符号单位计算公式数值附注或控制要求原始参数 1产水量Q m3/h由用户提供60 2原水总硬度Hi mol/m3由用户提供4 3软化水硬度Ho mmol/L由用户提供0.03 4原水钾钠含量K+Na ppm由用户提供50 5工作温度T o C由用户提供10 6进水压力P MPa由用户提供0.42 7要求连续供水时间Sct hr由用户提供24 交换器计算 8离子交换树脂R 选用001*7型树脂(PUROLITE) 9单位树脂再生耗盐量 Spr g/L160查阅相关资料 10树脂工作交换容量Rc mol/L 1.1查资料考虑安全余量得 11运行流速Sv m/h25根据国家标准*确定 标准为20-30m/h 12所需交换面积F m2Q/Sv 2.4流量/运行流速，结果是总的面积 13交换器同时工作台数n台2 14交换器选用台数台n或n+13一台再生备用 15单台交换器流量Qe m3/h Q/n30总流量/交换器台数 16单台交换器直径De mm√(F/n/3.14)×20001236(总交换面积/台数/3.14)开方后*2*1000 17选用交换器直径Dt mm1250根据玻璃钢罐体资料 18实际交换器截面积Fe m2 3.14×(Dt/2)2 1.2 19单罐连续运行时间St hr8流量控制再生一般连续运行时间不少于6小时20要求的单罐交换容量Ce mol Qe×St×Hi960流量×运行时间×原水硬度 21最少树脂装载量R min L Ce/Rc873时间控制再生其树脂量必须满足一天的总产水要求22核算树脂层高度Hcr mm Rmin/Fe×1000712树脂层高度最低不低于762mm 23选用交换器高度H mm2000根据玻璃钢罐体资料 24反洗流速Bcv m/h1515根据国家标准*确定 标准为15m/h 25反洗膨胀率Bh%树脂粒径(0.45-1.25)50 查PUROLITE-C-100E型树脂资料得 26交换器折损高度h mm500查阅相关资料 27实际树脂层高度Hr mm(H-h)/(1+Bh)1000 28实际运行流速V m/h Qe/Fe24.46 29实际树脂装载量Rv L Fe×Hr1227 30实际单罐运行时间St hr(Rv×Rc)/(Qe×Hi)11.24 反洗计算 31反洗流量Bq m3/h Fe×Bcv181m3/h=4.4gpm 32反洗流量控制器 D.L.F.C gpm Bq×4.481查阅反洗流量控制器资料 80实际流量 33实际反洗流速Bv m/h DLFC×0.227/Fe14.98 34反洗时间Bt min15按国家标准*再生计算 35再生一次盐耗量Sd kg Rv×Spr/1000196当饱和盐液浓度为26.3%时,一加仑水溶解1.35kg盐36配制饱和盐液耗水量Sw gallon Sd/1.351451gallon=3.785L 37盐箱注水孔板流量 B.L.F.C.gpm Sw/159.69盐箱注水时间一般设定在 10-20 分钟;查资料确认 9.00注水实际流量 38盐箱注水时间Rt min Sw/BLFC15.0 39实际盐箱注水量Rw gallon BLFC×Rt135.00 L511 40实际再生一次盐耗量Spt kg Rw×1.35182.25 41饱和盐液量Dv gallon{(Rw×3.785+Spt)/1.2}/3.7851531gallon=3.785L;饱和盐液比重为1.2
离子交换层析实验原理及步骤 离子交换层析实验方法 阴离子交换剂与阳离子交换剂的装柱和层析过程基本相同。交联葡聚糖的预处理只需充分溶胀和平衡，不需要除去细粒碎片和酸碱处理。其他步骤也基本同离子交换纤维素。 1. 剂型的选择 根据蛋白质在所用缓冲液pH值下带电荷的种类选择，如pH高于蛋白质等电点，应选阴离子交换剂，反之应选阳离子交换剂。一般情况下，DEAE-纤维素用于分离酸性蛋白，而CM纤维素用于分离碱性蛋白质。 下面以DEAE-纤维素操作为例，介绍试验方法 2. 膨胀活化 此步的目的在于除去杂质，暴露DEAE-纤维素上的极性基团。DEAE-纤维素的用量则根据柱容积的大小和所需过柱样品的量来决定。一般是1.0g DEAE-纤维素相当于6ml～8ml柱床体积。 表1－4 分离的血清与所需DEAE—纤维素量及其他条件的大致关系 血清样品量（ml） DEAE需用量（g） 选层析柱规格（cm） 选脱液量（ml） 1~2 2 1×25 100~150 5 5 2×12 200~300 10 10 2×20 300~400 20 20 2×37
400~800 称取所需的量，撒于0.5Mol/L NaOH溶液中（1g DEAE—纤维素干粉约需15倍NaOH液），浸泡1h左右，不时搅拌。抽滤（以布氏漏斗加两层滤纸或尼龙纱布抽滤），以蒸馏水洗涤，再抽滤，直至滤液近中性为止，再将纤维素浸泡于0.5Mol/L HCl中1h，同样抽滤液至近中性。再将纤维素浸于0.5Mol/L NaOH液中，同样处理，洗至中性。 3. 平衡 将DEAE—纤维素放入0.0lMol/L pH 7. 4 PB液中（即起始缓冲液），静止1h，不时搅拌，待纤维素下沉后，倾去上清液或抽滤除去洗液，如此反复几次至倾出液体的pH值与加入的PB液的pH值相近时为止。 4. 装柱 层析柱的选择要大小、长度适当。一般而言，柱长和柱直径之比为10∶1～20∶1，柱的内径上下要均匀一致。用前将层析柱在清洁液内浸泡处理24h，然后依次用常水、蒸馏水、起始缓冲液充分洗涤。 装柱时，先剪一块圆形的尼龙纱布（直径与层析柱内径一致），放入层析柱底部。将柱下端连接细塑料管，夹上螺旋夹。把层析柱垂直固定在三角铁架上，倒入起始缓冲液至一半的柱高，除去死区及塑料管内的气泡。再将平衡的DEAE－纤维素糊状物沿管壁倒入柱中。注意不要产生气泡，如有气泡应排除或重装。拧开螺旋夹，使流速至1ml/5min，待缓冲液快接近纤维素面时，继续倒入纤维素糊，同时用玻璃棒搅拌表面层，以免使两次加入的纤维素形成分界层，通过进出缓冲液调节流量，也可通过塑料管的升降来控制，至柱床体积不变为止。剪一圆形滤纸（与柱内径大小一致），从柱的上端轻轻放入，使其沉接于纤维素床表面，以免在加样时打乱纤维素层。装好柱的柱面应该是平整的，无倾斜，整个柱床内无气泡、不分层。继续平衡，使流出液的pH值与流入液的pH值完全一致为止。 5. 上样 要层析的样品首先必须用起始缓冲液（4℃）平衡过夜，中间可换液数次。将柱的上端打开，用吸管将纤维素柱上面的缓冲液吸出，不要吸净，留一薄层液面，以免空气进入。沿管壁缓缓加入样品，注意不要打乱纤维素表层。拧开下端的螺旋夹，使样品进入交换剂中，快要进完时，加1ml～2ml缓冲液冲洗柱壁，随即用多量的洗脱液洗脱。 样品的加量与DEAE—纤维素有一个最适比的关系，超过这个比值，吸附就不完全，直接影响到分离的纯度。经过粗提的—球蛋白50mg～100mg，用干重约4g DEAE－纤维素装柱分离，可获得理想结果。