一、结构组成与类型

1. 基本结构
   • 柱体 ：玻璃、PVC复合玻璃钢或不锈钢衬胶材质的密闭柱管，实验室柱高径比通常为10-3069
   • 树脂层 ：底部设滤膜/玻璃砂板支撑，阴阳离子交换树脂按比例混合填充（混床）或分层装填46
   • 接口系统 ：顶部进液口连接泵送设备，底部设收集口

1. 主要分类

   分类依据	类型	特点
   树脂再生方式	体内再生式	直接柱内再生操作
   	体外再生式	树脂移出再生，避免交叉污染4
   	阴树脂外移再生式	仅移出阴树脂处理9
   应用场景	实验室级	透明材质，可视化流速与树脂状态9
   	工业级	大型压力容器，处理量达吨/小时级6

二、工作原理

1. 离子交换过程
   溶液流经树脂床时，目标离子（如Ca2?、Mg2?）与树脂功能基团（磺酸基、季铵基）发生置换：

   • 阳离子交换：树脂-SO?H + Na? → 树脂-SO?Na + H?
   • 阴离子交换：树脂-NR?OH + Cl? → 树脂-NR?Cl + OH?58

2. 分离动力学
   不同离子因电荷密度、水合半径差异，与树脂结合强度不同，导致洗脱速率分化：

   • 高电荷离子（如Mg2?）比低电荷离子（如Na?）更晚洗脱
   • pH值调控可改变氨基酸等两性离子带电状态，实现精细分离1

三、关键应用领域

• 水处理 ：硬水软化（去除Ca2?/Mg2?）、高纯水制备（电阻率>18MΩ·cm）58
• 生物医药 ：抗生素纯化、氨基酸分离（如天冬氨酸与赖氨酸混合液）1
• 食品工业 ：糖液脱色、果汁脱酸
• 重金属回收 ：电镀废水镍/铬离子富集57

四、操作与维护要点

1. 运行流程

           
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             graph LR    A[进料] --> B{离子交换}    B --> C[饱和树脂]    C --> D[再生处理]    D -->|盐酸/氢氧化钠| E[树脂复苏]    E --> A         
             
     

2. 再生步骤
   • 反冲洗：去除树脂层杂质（流量控制±10%）
   • 再生剂注入：阳树脂用5-10%盐酸，阴树脂用4-8%氢氧化钠8
   • 慢洗置换：去除残留再生剂
   • 正洗复位：恢复运行pH与流速