离子交换树脂在发酵工业中的应用
近年来,离子交换技术发展很快,在发酵工业中的应用越来越普遍。如有机发酵中,用离子交换树脂法提取柠檬酸(用701树脂吸附,732树脂转型,再用脱色树脂脱色与除杂);酶制剂生产中,用离子交换树脂浓缩,提取葡萄糖与氧化酶,淀粉酶等;氨基酸,淀粉酶生产中,用以提取谷氨酸,赖氨酸等,提取、分离、 纯化、分析各种核苷酸等;当离子所带电荷量相同时,比较容易被吸附的是原子序较大的离子,而原子序较小的离子则相对不容易被吸附。酶法生产葡萄糖中,除去金属离子与脱色;酿造上,用树脂进行酒精脱臭,用湘中732树脂脱水制造无水酒精,用树脂除去酒中金属离子,以提高啤酒葡萄酒的稳定性等;用离子交换树脂净化工艺用水等。
离子交换树脂再生方法
常规的再生处理
离子交换树脂(IONRESIN)使用一段时间后,吸附的杂质接近饱和状态,就要进行再生处理,用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去,使之恢复原来的组成和性能。在实际运用中,为降低再生费用,要适当控制再生剂用量,使树脂的性能恢复到z1ui经济合理的再生水平,通常控制性能恢复程度为70~80%。如果要达到更高的再生水平,则再生剂量要大量增加,再生剂的利用率则下降。(2)对于时间长的离子交换树脂,先进行饱和的食1盐溶液浸泡,在进行一般操作。 树脂的再生应当根据树脂的种类、特性,以及运行的经济性,选择适当的再生药剂和工作条件。
树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。强酸性和强碱性树脂的再生比较困难,需用再生剂量比理论值高相当多;而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生,所用再生剂量只需稍多于理论值。此外,大孔型和交联度低的树脂较易再生,而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。阴树脂易受有机物污染,可用10%NaCl+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗。
再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用,并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。例如:钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl 溶液再生,用药量为其交换容量的2倍 (用NaCl量为117g/ l 树脂);氢型强酸性树脂用强酸再生,用硫酸时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。为此,宜先通入1~2%的稀硫酸再生。石英砂垫层下面的穹型多孔板的中心,应不开孔,以避免底部进水流速过高冲乱石英砂层。
氯型强碱性树脂,主要以NaCl 溶液来再生,但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出,故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的碱盐液再生,常规用量为每升树脂用150~200g NaCl ,及3~4g NaOH。OH型强碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。要想获得较好的交换效果,对原水或进柱料液的处理是十分重要的,一般指去除悬浮物、强氧化剂等,否则易导致树脂性能下降,或者运行是不经济的。
树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。按化学反应平衡原理,提高化学反应某一方物质的浓度,可促进反应向另一方进行,故提高再生液浓度可加速再生反应,并达到较高的再生水平。
为加速再生化学反应,通常先将再生液加热至70~80℃。它通过树脂的流速一般为1~2 BV/h。也可采用先快后慢的方法,以充分发挥再生剂的效能。而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生,所用再生剂量只需稍多于理论值。再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约4BV),待洗水排清之后,再用水反洗,至洗出液无色、无混浊为止。
一些树脂在再生和反洗之后,要调校pH值。因为再生液常含有碱,树脂再生后即使经水洗,也常带碱性。而一些脱色树脂 (特别是弱碱性树脂) 宜在微酸性下工作。此时可通入稀盐酸,使树脂 pH值下降至6左右,再用水正洗,反洗各一次。 (IONRESIN)树脂在使用较长时间后,由于它所吸附的一部分杂质(特别是大分子有机胶体物质)不易被常规的再生处理所洗脱,逐渐积累而将树脂污染,使树脂效能降低。此时,不但再生后清洗困难,洗出液中总是有硬度,而且树脂的交换容量降低。此时要用特殊的方法处理。例如:阳离子树脂受含氮的两1性1化合物污染,可用4%NaOH 溶液处理,将它溶解而排掉;阴离子树脂受有机物污染,可提高碱盐溶液中的NaOH 浓度至0.5~1.0%,以溶解有机物
离子交换树脂预处理
将准备装柱使用的新树脂,先用热水(清洁的自来水即可)反复清洗,阳离子交换树脂可用70-80°C的热水,阴离子交换树脂的耐热性能较差一些,可用50-60°C热水。开始浸洗时,每隔约15分钟换水一次,浸洗时要不时搅动,换水4-5次后,可隔约30分钟换水一次,总共换水7-8次,浸洗至浸洗水不带褐色,泡沫很少时为止。强酸性和强碱性树脂的再生比较困难,需用再生剂量比理论值高相当多。