01、离子交换的原理

  离子交换树脂，是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。

   在离子交换树脂的高分子表面上有许多和胶体表面相似的双电子层，被紧紧地吸附在高分子表面的离子层称为固定层，也就是内层离子，在其外面是一层符号相反，活动性较大，容易向溶液中逐渐扩散的反离子层，称为扩散层。

   离子交换树脂遇到含有电解质的水溶液时发生交换作用。当一种具有一定离子型的交换树脂和需要除去一个或多个离子的溶液相接触时，它们将有效地进行离子交换直到达成平衡为止。

   在这之后，如果想把已经用过的树脂重复利用，需要使其恢复到原来的离子型状态，也就是说，要使用某种溶液将树脂中吸附的离子和其他杂质洗脱出来，使之再生，从而恢复原来的性能。

02、离子交换工艺是如何实现脱色的？

  在制糖行业中色值是糖厂产品检验中的一个重要指标，脱色问题历来都是制糖过程的难题之一。那么离子交换工艺为什么是制糖工业脱色主流工艺技术呢？

   离子交换树脂大都是用有机合成方法制成，基体制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸（酯）两大类，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，然后再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。

   离子交换树脂中的这种化学活性基团，即是交换官能团，能够在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+) 或阴离子 (如OH-或C1-)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。这也是树脂中的离子与溶液中的离子互相交换从而将溶液中的离子分离出来的原理所在。

   苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。

   丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。

   也就是说苯乙烯系树脂可除去离子型色素和芳香性色素，但不易再生，成本较高；丙烯酸系树脂能除去大部分阴离子色素，而不能除去芳香性色素，但易再生（用食盐溶液即可）。从另一方面来说丙烯酸骨架的树脂比苯乙烯骨架的树脂具有更大的脱色容量，而后者有较大的脱色选择性。

因此，糖液脱色可充分发挥两者的长处，先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色。

另外离子交换树脂基团对色素的离子交换作用、树脂骨架的溶解作用和树脂内表面对色素的分子吸附作用是树脂脱色功能的根本原因。所以吸附色素的种类及脱色容量取决于树脂骨架结构、交换基团的类别以及树脂的物理孔径和化学孔径。

而脱色速率除了与树脂的孔径有关外，与树脂的颗粒度亦有关系。一般来说，粒度愈小则脱色速率愈高。当然外界条件如、温度、流速等对脱色范围、脱色容量及脱色速率都有较大影响 。

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科海思制糖脱色工艺优势

通过离子交换工艺，去除着色体的机理可以表示为：

RN+ (CH3) 3 Cl- + CA ▶ RN+ (CH3) 3 A- + CCl
A-阴离⼦杂质或有⾊化合物 I R-树脂-苯⼄烯环I Cl-可交换氯化物

其工艺优势具体表现为：

• 低成本。由于再生液价格低廉，树脂再生成本低。因此，树脂脱色是活性炭或其他传统方法的低成本替代方案。
• 易操作。树脂工艺易于处理，也可以自动化处理。再生剂和树脂装在一个封闭的容器内，因此该工艺相对于其他脱色工艺更加卫生。
• 高速率。这种方法可以在更高的流速下操作。因此，给定的液体流量需要较轻的容器。此外，更短的保留时间可减少脱色过程中蔗糖的降解。
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•  离子交换树脂如何实现糖浆脱色