Introducción a los equipos de intercambio iónico
Principios básicos del intercambio iónico:
Utilizando el método de intercambio iónico, se pueden eliminar cationes y aniones del agua. Usando cloruro de sodio (NaCl) para representar sales inorgánicas en agua, la fórmula de reacción básica para la desalinización de agua:
1 columna de intercambio catiónico: R-H+Na+=R–Na+H+2. Columna: R–OH+Cl-=R–Cl+OH-
Las columnas de intercambio catiónico y aniónico conectadas en serie se denominan lechos compuestos y su fórmula de reacción general es:
R-H +R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O
Se puede concluir que el NaCl en el agua ha sido reemplazado por H+ y OH- en la resina respectivamente, y la reacción El producto es H2O, por lo que se consigue el efecto de eliminar la sal del agua.
3. Columna de intercambio iónico mixto (lecho mixto): elimina aún más las sales restantes que no se han intercambiado en los lechos de cationes y aniones, porque los H+ y OH- que ingresan al agua después del intercambio iónico mixto inmediatamente. generan un grado muy alto de ionización baja (H2O), casi no se produce ningún fenómeno de intercambio inverso durante el intercambio de lechos catiónicos o aniónicos, de modo que la reacción de intercambio transcurre de manera muy completa. Por lo tanto, la calidad del efluente del lecho mixto es mejor que. el de un lecho compuesto compuesto por columnas de intercambio catiónico y aniónico en serie, puede producir agua terminada con una pureza bastante alta.
4. El equipo de intercambio iónico se realiza en la solución electrolítica a través de una resina de intercambio iónico, que puede eliminar varios aniones y cationes en el agua. Es un medio insustituible en el proceso de preparación de agua de alta pureza. Los intercambiadores de iones se dividen en intercambiadores de cationes, intercambiadores de aniones, etc. Cuando el agua cruda pasa a través de la columna de intercambio iónico, los cationes en el agua y los aniones en el agua (HCO-plasma) se intercambian con los iones H+ de la resina catiónica y los iones OH- de la resina aniónica en la columna de intercambio para lograr el propósito de la desalinización. Diferentes combinaciones de columnas mixtas positivas y negativas pueden hacer que la calidad del agua cumpla con requisitos más altos.
Campos de aplicación:
1) Equipos de intercambio iónico para tratamiento de agua
La demanda de resinas de intercambio iónico en el campo del tratamiento de agua es muy grande y representa aproximadamente Producción de resina de intercambio iónico: el 90% se utiliza para eliminar diversos aniones y cationes en el agua. El mayor consumo de resina de intercambio iónico se produce en el tratamiento de agua pura en centrales térmicas, seguido de las industrias de energía atómica, semiconductores y electrónica.
2) Industria alimentaria
La resina de intercambio iónico se puede utilizar en equipos industriales como la producción de azúcar, glutamato monosódico, refinación de alcohol y productos biológicos. Por ejemplo, el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa se produce extrayendo almidón del maíz, luego se somete a una reacción de hidrólisis para producir glucosa y fructosa, y luego se somete a un tratamiento de intercambio iónico para producir jarabe de maíz con alto contenido de fructosa. El consumo de resinas de intercambio iónico en la industria alimentaria ocupa el segundo lugar después del tratamiento del agua.
3) Industria farmacéutica
La resina de intercambio iónico de la industria farmacéutica juega un papel importante en el desarrollo de una nueva generación de antibióticos y en la mejora de la calidad de los antibióticos originales. El desarrollo exitoso de la estreptomicina es un ejemplo destacado.
4) Química sintética e industria petroquímica
En la síntesis orgánica, los ácidos y bases se utilizan comúnmente como catalizadores para la esterificación, hidrólisis, transesterificación, hidratación y otras reacciones. El uso de resina de intercambio iónico en lugar de ácidos y bases inorgánicos también puede llevar a cabo las reacciones anteriores y tiene más ventajas. Por ejemplo, la resina se puede utilizar repetidamente, el producto es fácil de separar, el reactor no se corroe, el medio ambiente no se contamina y la reacción es fácil de controlar.
La preparación del metil terc-butil éter (MTBE) consiste en utilizar como catalizador una resina de intercambio iónico macroporosa, que se produce mediante la reacción de isobutileno y metanol, reemplazando al metil terc-butil éter (MTBE) original. ) que pueden causar una grave contaminación al medio ambiente.
5) Protección del medio ambiente
La resina de intercambio iónico se ha utilizado en muchos temas de gran preocupación para la protección del medio ambiente. Muchas soluciones acuosas o no acuosas contienen sustancias iónicas o no iónicas tóxicas que pueden reciclarse con resina. Como eliminar iones metálicos en líquidos residuales de galvanoplastia, reciclar sustancias útiles en líquidos residuales de producción de películas, etc.
6) Hidrometalurgia y otros
La resina de intercambio iónico puede separar, concentrar, purificar uranio y extraer elementos de tierras raras y metales preciosos del mineral de uranio empobrecido.