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[纖維知識]離子交換纖維的具體應用

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/8/30     瀏覽次數:    

  離子交換纖維的主要功能包括離子交換、吸附、脫水、催化、脫色等,其應用十分廣泛,涉及水的軟化和脫鹽、填充床電滲析、廢水處理(包括鈾、重金屬離子、核電站等)、氣體凈化(如CO2、HCl、NH3、SO2、HF、Cl2)等化工、輕工、食品、醫藥、生化多個領域。


一、在氣體凈化、分離方面的應用

  離子交換纖維與顆粒狀材料相比具有吸附、解吸速度快,凈化、分離氣體時阻力小的優點,用它做成的防毒面具的防護作用和活性炭相同,而呼吸阻力大大降低;同時由于可用普通方法再生,因此防毒面具的吸附過濾器可多次重復使用。用這種材料制成的織物、非織造布織物等可用于吸附、收集氣體中的有害物如CO2、HCl、NH3、SO2、H2S、HF等以及液體水凝膠。


二、在化工、輕工、冶金等方面的應用

  離子交換纖維用聚乙烯纖維增強后制成氈狀物,作為固體酸催化劑用于反應性蒸餾;離子交換纖維作為離子色譜固定相,與樹脂柱的效率相當,但流通阻力只有它的1/10。含弱酸、弱堿基團的兩性離子交換纖維對氨基酸有較好的分離性能,在堿性介質中對組氨酸吸附性強,在酸性介質中對丙氨酸吸附性強,而在弱酸介質中對谷氨酸有較好的吸附作用。

  離子交換纖維在金、銀等貴金屬的濕法冶煉領域有著廣闊的應用前景,從礦渣浸提液、礦坑水等稀溶液中回收金屬效果較好。以聚丙烯纖維為基體的離子交換纖維可用于吸附金,在其他金屬氰化物離子存在的情況下,對金的選擇性好,而強堿或含有胍基的離子交換纖維比對應的樹脂要好。稀土元素的分離回收與純化一直是離子交換技術發揮重要作用的領域之一。例如在分離釤–釹–鐠混合物時,在流速相同的情況下,使用離子交換纖維可得到純度為85%的釤氧化物,而用離子交換樹脂其純度不超過58%。


三、在衛生及醫療領域的應用

  用離子交換纖維對生物活性物質(尤其是藥物)進行提取、分離、純化等,一直較受關注。例如:用毛發酸水解制造胱氨酸過程中需要脫色,如用活性炭脫色,用量多、耗時長,且需加熱,脫色不徹底;而離子交換樹脂法存在污染物易堵塞樹脂孔隙、不易再生、壽命短等缺點;而使用離子交換纖維則能有效避免上述不足。據報道,中藥中的生物鹼、黃酮等組分都可用離子交換纖維進行分離和濃縮。

  離子交換纖維填充的色譜法,分離效率高,可應用于生物活性物質的提取,如胰島素和豬凝血酶的分離、純化。最近,離子交換纖維柱還被應用于提取具有降血糖、食療保健作用的南瓜多糖。


四、在水的軟化、脫鹽及凈化上的應用

1.水的軟化及脫鹽

  纖維狀離子交換劑是一種新材料,它的交換速度為樹脂的10~100倍,當處理量相同時,其充填量較少,從而使裝置更緊湊小巧。此外,離子交換纖維對蛋白質等有機大分子、菌體和氧化鐵等微粒的吸附能力優于樹脂,凈化徹底,因此處理后水質良好。國外一些公司已將離子交換纖維和反滲透膜或超濾膜組合成小型超純水制造裝置,用于電子行業超純水的制備,并正在進行冷凝水及鍋爐水的凈化。


2.填充床電滲析

  填充床電滲析又稱電去離子(EDI)或連續去離子(CDI)。電滲析過程中,隨著水中含鹽量的減少,電導率降低,極化現象出現,但耗電而水質不提高。當在淡室中填充離子交換材料時,淡室電導值增加,電流效率和極限電流密度提高,從而加速了離子遷移速度,使水高度純化。在淡室進水電阻率相同的情況下,填充纖維比填充樹脂的效果好,其出水電阻率可提高一個數量級。目前用含離子交換纖維的非織造布電去離子設備制純水。


3.凈化工業廢水

  用弱酸性陽離子交換纖維凈化工業廢水中的微量銅,當pH值為3~4時,纖維對銅的交換容量可達120~130mg/g,交換30 min后可達平衡,而用相同基團的樹脂,交換容量僅為60~65 mg/g,平衡時間則需8 h。強酸性陽離子交換纖維還可用于從粘膠纖維的生產廢水中提取鋅,而強堿性陰離子交換纖維可用于含鉻廢水的治理。除了各種含金屬離子的廢水外,離子交換纖維還可用于各種含酸性、活性、陽離子染料的廢水的吸附和凈化。


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