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    [纤维知识]离子交换纤维的具体应用

    文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016/8/30     浏览次数:    

      离子交换纤维的主要功能包括离子交换、吸附、脱水、催化、脱色等,其应用十分广泛,涉及水的软化和脱盐、填充床电渗析、废水处理(包括铀、重金属离子、核电站等)、气体净化(如CO2、HCl、NH3、SO2、HF、Cl2)等化工、轻工、食品、医药、生化多个领域。


    一、在气体净化、分离方面的应用

      离子交换纤维与颗粒状材料相比具有吸附、解吸速度快,净化、分离气体时阻力小的优点,用它做成的防毒面具的防护作用和活性炭相同,而呼吸阻力大大降低;同时由于可用普通方法再生,因此防毒面具的吸附过滤器可多次重复使用。用这种材料制成的织物、非织造布织物等可用于吸附、收集气体中的有害物如CO2、HCl、NH3、SO2、H2S、HF等以及液体水凝胶。


    二、在化工、轻工、冶金等方面的应用

      离子交换纤维用聚乙烯纤维增强后制成毡状物,作为固体酸催化剂用于反应性蒸馏;离子交换纤维作为离子色谱固定相,与树脂柱的效率相当,但流通阻力只有它的1/10。含弱酸、弱碱基团的两性离子交换纤维对氨基酸有较好的分离性能,在碱性介质中对组氨酸吸附性强,在酸性介质中对丙氨酸吸附性强,而在弱酸介质中对谷氨酸有较好的吸附作用。

      离子交换纤维在金、银等贵金属的湿法冶炼领域有着广阔的应用前景,从矿渣浸提液、矿坑水等稀溶液中回收金属效果较好。以聚丙烯纤维为基体的离子交换纤维可用于吸附金,在其他金属氰化物离子存在的情况下,对金的选择性好,而强碱或含有胍基的离子交换纤维比对应的树脂要好。稀土元素的分离回收与纯化一直是离子交换技术发挥重要作用的领域之一。例如在分离钐–钕–镨混合物时,在流速相同的情况下,使用离子交换纤维可得到纯度为85%的钐氧化物,而用离子交换树脂其纯度不超过58%。


    三、在卫生及医疗领域的应用

      用离子交换纤维对生物活性物质(尤其是药物)进行提取、分离、纯化等,一直较受关注。例如:用毛发酸水解制造胱氨酸过程中需要脱色,如用活性炭脱色,用量多、耗时长,且需加热,脱色不彻底;而离子交换树脂法存在污染物易堵塞树脂孔隙、不易再生、寿命短等缺点;而使用离子交换纤维则能有效避免上述不足。据报道,中药中的生物硷、黄酮等组分都可用离子交换纤维进行分离和浓缩。

      离子交换纤维填充的色谱法,分离效率高,可应用于生物活性物质的提取,如胰岛素和猪凝血酶的分离、纯化。最近,离子交换纤维柱还被应用于提取具有降血糖、食疗保健作用的南瓜多糖。


    四、在水的软化、脱盐及净化上的应用

    1.水的软化及脱盐

      纤维状离子交换剂是一种新材料,它的交换速度为树脂的10~100倍,当处理量相同时,其充填量较少,从而使装置更紧凑小巧。此外,离子交换纤维对蛋白质等有机大分子、菌体和氧化铁等微粒的吸附能力优于树脂,净化彻底,因此处理后水质良好。国外一些公司已将离子交换纤维和反渗透膜或超滤膜组合成小型超纯水制造装置,用于电子行业超纯水的制备,并正在进行冷凝水及锅炉水的净化。


    2.填充床电渗析

      填充床电渗析又称电去离子(EDI)或连续去离子(CDI)。电渗析过程中,随着水中含盐量的减少,电导率降低,极化现象出现,但耗电而水质不提高。当在淡室中填充离子交换材料时,淡室电导值增加,电流效率和极限电流密度提高,从而加速了离子迁移速度,使水高度纯化。在淡室进水电阻率相同的情况下,填充纤维比填充树脂的效果好,其出水电阻率可提高一个数量级。目前用含离子交换纤维的非织造布电去离子设备制纯水。


    3.净化工业废水

      用弱酸性阳离子交换纤维净化工业废水中的微量铜,当pH值为3~4时,纤维对铜的交换容量可达120~130mg/g,交换30 min后可达平衡,而用相同基团的树脂,交换容量仅为60~65 mg/g,平衡时间则需8 h。强酸性阳离子交换纤维还可用于从粘胶纤维的生产废水中提取锌,而强碱性阴离子交换纤维可用于含铬废水的治理。除了各种含金属离子的废水外,离子交换纤维还可用于各种含酸性、活性、阳离子染料的废水的吸附和净化。


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