离子交换树脂相关知识
A）用温水洗涤（作用：是去除一些杂质，主要是一些微生物，用醇洗，也不是不可以，但是考虑到醇的浓度，和醇的残留对所应用体系的影响还是要慎重的）
B）阳离子树脂用酸浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用碱浸泡（作用：应为交换离子的原理是离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，因此，再用过不久后，由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。）
C）水洗（作用：去除多于酸碱这是有可能的）
D）阳离子树脂用碱浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用酸浸泡
E）水洗
F）阳离子树脂用酸浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用碱浸泡
G）去离子水洗
一段时间不用的树脂必须经过再生才可以使用，这也主要是基于消除本身影响的考虑
用离子交换树脂处理水 用强酸型阳离子交换树脂（732）和强碱型阴离子交换树脂（717）处理水成去离子水，是否一定要把它们混合起来？最好能有详细的操作步骤。
不是一定要混合起来。
制取去离子水的工艺有：单床、复床、混合床等几种。
单床：就是用一个阳离子柱或是阴离子柱，只能制取除去阳离子或阴离子的水； 复床：阳柱——阴柱；可以制得去离子水；
混合床：阳柱——阴柱——混合柱，制得的去离子水纯度高于复床，可制得高纯水，一般用于要求比较高的工业生产或科研上。
操作步骤：树脂的预处理——装柱——清洗——出水——树脂再生
一、树脂的预处理：
1、阳离子交换树脂的预处理：将树脂置于洁净的容器中，用清水漂洗，直到排水清晰为止。用水浸泡树脂12~24小时，使树脂充分膨胀。如为干树脂，应先用饱和氯化钠溶液浸泡，再逐步稀释氯化钠溶液，以免树脂突然急剧膨胀而破碎。用树脂体积2倍量的2~5%HCl溶液浸泡树脂2~4小时，并不时搅拌。然后用低纯水洗涤树脂，直至溶液PH接近于4，再用2~5%NaOH溶液处理，处理后用水洗至微碱性，再一次用5%HCl溶液处理，使树脂变为氢型，最后用纯水洗至PH=4，无Cl-即可。
2、阴离子交换树脂预处理：与阳离子树脂相同，只是在树脂用NaOH处理时，可用5~8%NaOH溶液，用量增加一些，使树脂变为OH型后不要再用HCl处理。
如果树脂量少，及要求较高时，在水洗后，增加一步醇洗，效果会更好一些。
二、装柱
将交换柱洗去油污杂质，用去离子水冲洗干净，在柱中先装入半柱水，然后将树脂和水一起倒入柱中。装柱时应注意柱中的水不能漏干，否则，树脂间形成气泡，影响交换效率。
三、清洗、出水。
装柱完成后，先用纯水按出水顺序流过交换柱，初出水含有装柱过程混入的杂质应弃去，待出水达到要求后，即可通入原水，进行正常的制水。
四、树脂的再生
离子交换树脂使用失效后，可用酸碱再生处理，重新使用。
1、阳柱再生：
逆洗：将水从交换柱底部通入，废水从顶部排出，将被压紧的树脂松动，洗去树脂碎粒及其他杂质，排除树脂层内的气泡，洗至水清澈。
加酸：将4~5%HCl水溶液从柱的顶部加入，控制流速，约30~45分钟加完。
正洗：将水从柱顶部通入，废水从柱下端流出，控制流速为约2倍于加酸的流速，开始的15分钟可慢些。洗至PH3~4，此时用铬黑T检验应无阳离子。
2、阴柱再生：
逆洗：用阳柱水逆洗，可将阳柱出水口连接至阴柱下端，通入阳柱水。条件同阳柱。 加碱：将5%NaOH溶液从柱顶部加入,控制一定流速，使碱液在1~1.5小时加完。 正洗：从柱顶部通入阳柱水，下端放出废水，流速可以是加碱时的2倍，开始15分钟可慢些，洗至PH11~12，用硝酸银溶液检验无氯离子。
注意：以上操作均不可将柱中水放至树脂层以下。
用稀盐酸再生的阳树脂出水呈酸性，食盐再生的呈碱性。阴树脂出水呈碱性。 阳树脂再生时最好用稀盐酸，稀硫酸容易造成树脂污染（结垢）。树脂不但分阴阳树脂，还有强弱树脂之分，应用上有诸多区别之处，因为应用树脂处理水，必须有很好的预处理装置（即去除水中机械杂质和有机物，否则极易污染树脂而使其性能逐渐减弱），且使用中不易控制，所以不推荐非专业人员在水族中应用树脂（除非你想大量繁殖七彩等鱼），便不再做详细介绍。 我是做水处理工作的，学过4年水处理专业，相信我的答案不会错。
曝气对自来水的残余氯、硬度、PH值以及溶解氧都有很大影响。
1.曝气去除残余氯：自来水中大多都要加氯杀菌这一点大家都知道，既然氯可以杀菌，对水生物必然都会产生影响，甚至会造成直接伤害，所以如果我们用自来水养鱼，首先要去除水中残余氯，曝气便是一个很好的办法。其原理是利用了气体的“分压定律”，即“气体在水中的溶解度等于该气体在气水分界面上的分压力”，而空气中几乎没有氯气，所以通过曝气便可以达到去除水中残余氯的目的。
2.曝气对自来水（指以地下水为水源的自来水）的硬度和PH值的影响：由于地下水中重碳酸盐（碳酸氢钙、碳酸氢镁等）以及二氧化碳的含量比较高，经过曝气以后，根据气体分压定律可知：由于空气中二氧化碳含量很低（0.5％以下），曝气时水中过多的二氧化碳便逸出，同时出于过饱和状态的重碳酸盐开始分解为碳酸盐沉淀和二氧化碳气体，水的硬度变相应降低，PH值同时升高（因为二氧化碳是酸性气体，它溶于水形成碳酸可以降低水的PH值，所以当二氧化碳从水中逸出时，必然造成PH值的上升。自来水一般为中性（PH值为7），曝气以后大约可以升高一个PH值。
3.曝气对溶解氧的影响：地下水中的溶解氧是比较低的，如果不经曝气或晾晒直接养鱼，会使部分鱼类出现浮头现象，因为空气中氧气含量比较高，所以根据气体分压定律可知，通过曝气可以增加水中溶解氧，满足鱼只要求。
不曝气而采用长时间晾晒或搅拌或用淋浴用的水龙头进行淋水，都一样可以达到除氯和增加溶解氧的目的，当然水中二氧化碳也一样逸出。曝气以后粘在水桶内壁上的细小颗粒以及水面上漂浮着的灰尘状的东西就是曝气时析出的硬度。
去除水中残余氯还有一个鲜为人知的方法，即让自来水经过活性碳过滤，只要有足够接触时间，便可以将残余氯完全去除，原理是水中氯与活性碳发生化学反应，将氯直接反应掉，所以当活性碳用来除氯时，不存在吸附饱和的问题。总之，通过曝气，都可以去除水中残余氯，增加溶解氧；可以使地下水为水源的自来水硬度小降，PH值上升。用沸石去除硬度，
因为是沸石中的钠离子与水中钙镁离子进行交换，而钠的碱性强于钙镁，所以会导致水的PH值上升。不过，如果水的硬度降的很低，对酸碱的缓冲能力便会很低，只要溶入不多的二氧化碳，便可以使其PH值大幅降低。
1.单位树脂处理水的多少，叫树脂的交换容量，不同树脂的交换容量是不同的，而且树脂的交换容量不会固定不变，如果使用不当甚至再生不彻底，会造成其交换容量下降。所以具体的交换容量，需要自己通过实验来确定。
2.阳树脂可以用稀盐酸和食盐溶液再生，用盐酸再生可以让出水PH值很低，用食盐溶液再生就会导致出水PH值升高了，所以我们养彩一般要用稀盐酸再生。如果采用浸泡方法再生的话，3％～5％浓度的盐酸浸泡2～4h就可以了，浓盐酸浓度为37％，稀释8～10倍就可以。
3.强弱树脂的区分需要化验。
4.自来水中含有机械杂质、胶体、有机物以及铁氧化物等等都可以污染树脂，在水通过树脂之前，必须把这些东西除去才可以保证树脂不被污染，如果水源是比较澄清的地下水，采用机械过滤器就可以了（一般用石英砂过滤器，过滤器失效后采用定期反洗的方法恢复其过滤性能），如果水源是受到污染的地表水（含有较多有机物、胶体以及机械杂质），还要通过活性碳过滤。树脂一旦受到比较严重的污染，其交换容量便会大幅下降。（我们单位去除这些杂质以前用的就是石英砂过滤——活性碳过滤，现在改用更为先进的超滤了，几百万的设备，普通人想也不用想 !
5. „用大盐水浸泡树脂，浸泡2小时后，用强水流反冲‟”，你指的应该是食盐水吧？如果是，说明锅炉参数不高，只要求软水就可以，不要求电导近于0的无盐水。用盐水浸泡再生，是利用了树脂的交换过程可以反向进行的原理，即其交换过程是可逆反应，如果我们加大生成物的浓度，便会让交换过程向反方向进行。这样，如果原本是钠型阳树脂，失效以后假设变成钙型，我们再用较高浓度的钠盐溶液浸泡它，便会重新变成钠型树脂。只要大水流冲洗，目的无非是要把沾了浓盐溶液的树脂冲洗干净而已。
离子交换概述
离子交换法主要是基于一种合成的离子交换剂作为吸附剂，以吸附溶液中需要分离的离子。生物工业中最常用的交换剂为离子交换树脂，广泛用于提取氨基酸、有机酸、抗生素等小分子生物制品。在提取过程中，生物制品从发酵液中吸附在离子交换树脂上，然后在适宜的条件下用洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。
离子交换法的特点是树脂无毒性且可反复再生使用，少用或不用有机溶剂，因而成本低，设备简单，操作方便。目前已成为生物制品提纯分离的主要方法之一。但离子交换法也有生产周期长，PH变化范围大，甚至影响成品质量等缺点。此外，离子交换树脂法还广泛用于脱色、硬水软化及制备无盐水等。
图1 离子交换车间
一、离子交换树脂及其分离原理
离子交换树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物．离子交换树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架，另一部分是可移动的活性离子。活性离子可在网络骨架和溶液间自由迁移，当树脂处在溶液中时，其上的活性离子可与溶液中的同性离子产生交换过程。这种交换是等当量进行的。如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的阳离子发生交换，称阳离子交换树脂；如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴离子，称阴离子交换树脂。
(一)离子交换树脂的分类
离子交换树脂通常有4种分类方法，一是按树脂骨架的主要成分将树脂分为聚苯乙烯型树脂，聚丙烯酸型树脂、酚-醛型树脂等；二是按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂；三是按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂(亦称微孔树脂)、大网络树脂(亦称大孔树脂)及均孔树脂。由于活性基团的电离程度决定了树脂酸性或碱性的强弱，所以又将树脂分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。活性基团决定着树脂的主要交换性能。
强酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团有磺酸基团(-SO3H)和次甲基磺酸基团(-CH2SO3H)。它们都是强酸性基团，电离程度大且不受溶液pH变化的影响，在pH1～14范围内均能进行离子交换反应，以磺酸型树脂与NaCl作用为例，交换反应为：
RSO3H＋NaCl=RSO3Na＋HCI
此外，以磷酸基团-PO(OH)2和次磷酸基团-PO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性。最多的为732#
弱酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团有羧基-COOH，酚羟基-OH等，它们的电离程度小，交换性能受溶液pH的影响很大，其交换能力随溶液pH的增加而提高。在酸性溶液中，这类树脂几乎不发生交换反应、对于羧基树脂，应该在pH>7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂，应使溶液的pH＞9。
和强酸树脂不同，弱酸树脂和氢离子结合能力很强，故再生成氢型较容易，耗酸量少。 强碱性阴离子交换树脂
这类树脂有两种，一种含三甲胺基称为强碱I型，另一种含二甲基-羟基-乙基胺基团，为强碱型。和强酸离子交换相似，活性基团电离程度较强且不受pH变化的影响，在pH1～14范围内均可使用。这类树脂成氯型时较羟型稳定，耐热性也较好，因此，商品大多以氯型出售。I型的碱性比对Ⅱ型强，但再生较困难，Ⅱ型树脂的稳定性较差。典型的交换反应为
RN(CH3)3CI＋NaOH—→RN(CH3)3OH+NaCl
弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂的活性基团有伯胺基团-NH2、仲胺基=NH、叔胺基≡N和吡啶基等。与弱酸阳离子树脂一样，交换能力受溶液pH的影响很大，pH越小交换能力越强。故在pH
-使用。这类树脂和OH结合能力较强，再生成羟型较容易，耗碱量少。
（二）离子交换树脂的理化性能
选择离子交换树脂时，除具有良好的化学稳定性外，其理化性能有：颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度、孔结构等。
1．颗粒度
除因合成方法限制或因特殊用途而制成无定形、膜状、棒状、粉末状外，大多数商品树脂多制成球形，以提高机械强度和减少流体阻力，其直径在0.2～1.2mm（70～16目）之间。粒度过小，堆积密度大，容易产生阻塞。粒度过大，强度下降，装填量少，内扩散时延长，不利于有机大分子的交换。
2．交换容量
交换容量是表征树脂交换能力的重要参数，其表示方法有质量交换容量（mmol/g干树脂）和体积交换容量（mmol／mL树脂），后一种可直观地反映出设备的生产能力、收率和设计投资。除交换容量外，还有工作交换容量（在一定的应用条件下树脂表现出来的交换量）、再生交换容量（树脂在指定的再生剂用量条件下再生后的交换容量）。一般情况下三者的关系为：再生交换容量=（0.5～1.0）交换容量；工作交换容量=（0.3～0.9）再生交换容量。工作交换容量与再生交换容量之比称为离子交换树脂利用率。
3．机械强度
将离子交换树脂先经酸、碱溶液处理后，置于球磨机械振荡筛机中撞击、磨损一定时间后取出过筛，以完好树脂的质量百分率来表示。商品树脂的机械强度通常规定在90％以上。
4．膨胀度
干树脂浸在水溶液或有机溶剂中时，活性离子因热运动可在树脂空隙的一定距离内运动，同时由于存在着渗透压使外部水分渗入内部促使树脂空隙扩大而体积膨胀。测定膨胀前后树脂的体积比，可得出膨胀度。在设计离子交换罐时，树脂的装填系数应以工艺过程中膨胀度最大时的树脂体积为上限参数，以免装量过度或设备利用率降低。
5．含水量及密度
含水量是指每克干树脂吸收水分的数量，一般是0.3～0.7g，高交联度的树脂含水量较低。由于干树脂易破碎，商品树脂均以湿态密封包装。干燥树脂初次使用前，应先用盐水浸润后，再用水逐步稀释以防暴胀破碎。
密度常用湿堆积密度和湿真密度表示，湿堆积密度的值一般为600～850kg／m3，阳树脂偏上限，阴树脂靠下限。交联度高，则堆积密度大。湿真密度的值一般为1100～1400kg
3／m，活性基因愈多，其值愈大。应用混合床或叠床工艺时，应尽量选取湿真密度差值较大的两种树脂，以利分层和再生。
6．孔结构
树脂的孔径大小差别很大，与合成方法、原料性质等密切相关、孔径大小对离子交换树脂选择性的影响很大，对吸附有机大分子尤为重要。在合适的孔径基础上，选择比表面较大的树脂，有利于提高吸附量和交换速度。
（三）离子交换机理及选择性
l．交换机理
利用阳离子交换树脂从谷氨酸发酵液中分离谷氨酸是选择性吸附。将发酵液中残糖及其聚合物、色素、蛋白质等非离子杂质得以分离，经洗脱浓缩，在等电条件下获取谷氨酸。
发酵液中谷氨酸在通过阳离子交换柱时，先向树脂表面扩散，再穿过树脂表面向树脂内部扩散，谷氨酸中的一NH3”与树脂交换基团一SO3H的H进行交换，交换下来的H从树脂
内部向表面扩散，由于H扩散到溶液中，所以发酵液流经交换柱的流出液；其pH会下降。 设有一粒树脂放在溶液中，发生下列交换反应： ++-+++
A＋RB=RA＋B
不论溶液的运动情况如何，在树脂表面上始终存在着一层薄膜，交换离子借于分子扩散通过薄膜，显然，溶液流运愈剧烈，薄膜的厚度愈小，则液体主体的浓度愈均匀一致。一般说来，树脂的交换容量和颗粒大小无关。因此在树脂表面和内部都具有交换作用，和所有多相化学反应一样，离子交换过程包括5个步骤：
①A+自溶液中扩散到树脂表面。
②A+从树脂表面再扩散到树脂内部的活性中心。
③A+在活性离子交换过程中心发生交换反应。
④解吸离子B+自树脂内部的活性中心扩散到树脂表面。
⑤B+从树脂表面扩散到溶液中。其交换速度受最慢的一步所控制。
一般认为离子交换过程是按化学摩尔质量关系进行的，且交换过程是可逆的，最后达到平衡，平衡状态和过程的方向无关。因此，离子交换过程可以看作可逆多相化学反应。但和一般的多相化学反应不同，当发生交换时，树脂体积常发生改变，因而引起溶剂分子的转移。
根据电荷中性原则，步骤①和⑤同时发生且速度相等。即有lmolA+经薄膜扩散到达颗粒表面，同时必有lmol的B+以相反方向从颗粒表面扩散到液体中，同样②和④同时发生，方向相反，速度相等。因此离子交换过程实际上只有三步：外部扩散、内部扩散和交换反应。离子间的交换反应速度一般很快，甚至难以测定，大多情况下交换反应不是控制步骤，而内外扩散则是控制步骤。通常液相速度愈快，浓度愈小，颗粒愈大，吸附愈弱，愈是趋向于内扩散控制。相反，液体流速慢，浓度大，颗粒小，吸附强，愈是趋向于外扩散控制。 ++
4．离子交换的选择性
当溶液中同时存在着很多种离子时，树脂则对离子有选择吸附作用。一般来说，离子和树脂间亲和力越大，就越容易吸附，对无机离子而言，离子水合半径越小，这种亲和力越大，也就容易被吸附，这是因为离子在水溶液中都要和水分子发生水合作用形成水化离子；在常温下的稀溶液中，离子交换的选择性与化合价呈现明显的规律性：离子的化合价越高，就越容易被吸附；离子交换反应受溶液的pH影响很大。对强酸、强碱树脂来说，任何pH下都可进行交换反应，而弱酸、弱碱树脂的交换反应则分别在偏碱性、偏酸性或中性溶液中进行，对凝胶型树脂来说，交联度大，结构紧密，膨胀度小，促进吸附量增加；相反，交联度小，结构松弛，膨胀度大，吸附量减小；另外，离子交换反应是在树脂颗粒内外部的活性基上进行的，因此要求树脂有一定的孔道，以便离子的进出反应；离子交换树脂在水和非水体系中的行为是不同的。有机溶剂的存在会使树脂脱水收缩，结构紧密，降低吸附有机离子的能力，而相对提高吸附无机离子的能力。可见，有机溶剂的存在不利于有机离子的吸附。利用这个特性，常在洗涤剂中加适当有机溶剂以洗脱有机物质。
(1) 吸附顺序
用强酸性离子交换树脂（732＃）提取谷氨酸时，发酵液或等电母液中同时存在的阳离+++2+2+子有Na 、NH4、K 、Ca、Mg、腺瞟吟、氨基酸等。按树脂对这些离子吸引力和亲和力大小，其吸附顺序是：
+金属离子——NH4 ——氨基酸——有机色素
(2) 氨基酸交换顺序
氨基酸与阳离子树脂进行交换时，其等电点的pH值越大，交换势越高，其交换顺序为： 精氨酸＞赖氨酸＞丙氨酸＞亮氨酸
pI： 10.8 9.7 6.0 5.98
(3) 金属阳离子和氨基酸的交换顺序
发酵液或等电母液中的阳离子交换势顺序为：
2+2++++Ca＞Mg＞K＞NH4＞Na＞腺膘吟＞丙氨酸＞亮氨酸＞谷氨酸＞天门冬氨酸
上述离子都会影响阳离子树脂对谷氨酸的吸附，尤其是当发酵液或母液中NH4含量高，+NH4的交换势大于谷氨酸，而分子又小于亮氨酸，它对谷氨酸的交换影响更大。在洗脱时，
+先下来是谷氨酸，后是NH4，金属离子最后被洗下，以达分离目的 +
二、离子交换设备
根据离子交换的操作方式不同，可分为静态和动态交换设备两大类。静态设备为一带有搅拌器的反应罐，反应罐仅作静态交换用，交换后利用沉降、过滤或水力旋风将树脂分离，然后装入解吸罐（柱）中洗涤和解吸。这种设备目前较少采用，生产中多采用动态离子交换罐或交换柱。
按操作方式不同分间歇操作的固定床和连续操作的流动床两类。固定床有单床（单柱或单罐操作）见图3A、多床（多柱或多罐串联）见图3B、复床（阳柱、阴柱）及混合床（阳、阴树脂混合在一个柱或罐中）。根据溶液进入交换柱（罐）的方向又有正吸附（溶液在柱中至上而下流动）和反吸附（溶液至下而上流过）两种。连续流动床是指溶液及树脂以相反方向均连续不断流入和离开交换设备，一般也有单床、多床之分。
图4是一个最常见的离子交换柱，单击此图可以观看离子交换柱的AUTO CAD图。
A、单柱 双柱串联
图3 动态离子交换设备
图4 离子交换罐
（单击可以观看AUTO CAD图
1．常用离子交换罐
常用的离子交换罐是一个具有椭圆形顶及底的圆筒形设备。圆筒体的高径比一般为2～3，最大为5。树脂层高度约占圆筒高度的50％～70％，上部留有充分空间以备反冲时树脂层的膨胀。其结构如图5所示。筒体上部设有溶液分布装置，使溶液、解吸液及再生剂均匀通过树脂层。筒体底部装有多孔板、筛网及滤布，以支持树脂层，也可用石英、石块或卵石直接铺于罐底来支持树脂。如图6，大石块在下，小石子在上，约分5层，各层石块直径范围分别是16～26、10～16、6～10、3～6及1～3mm，每层高约100mm。罐顶上有人孔或手孔（大罐可在壁上），用于装卸树脂。还有视镜孔和灯孔，溶液、解吸液、再生剂、软水进口可共用一个进口管与罐顶连接。各种液体出口、反洗水进口、压缩空气（疏松树脂用）进口也共用一个与罐底连接。另外，罐顶有压力表、排空口及反洗水出口。
交换罐多用钢板制成，内衬橡胶，以防酸碱腐蚀。小型交换罐可用硬聚氯乙烯或有机玻璃制成，实验室用的交换柱多用玻璃筒制作，下端衬以烧结玻璃砂板、带孔陶瓷、塑料网等以支持树脂。
图5 具有多孔支持板的离子交换（单击可以放大）
l一视镜 2一进料口 3—手孔 4一液体分布器 5—树脂层 6一多孔板 7一尼龙布 8一出液口
图6 具有块石支持层的离子交换罐（单击可以放大）
1—进料口 2—视镜 3—液位计 4一树脂层 5一卵石层 6一出液口
图7 带有电渗析阳离子交换罐、阴离子交换罐和混合离子交换罐制备纯水工艺流程图 几个单床串联起来便成为多床设备，操作时溶液用泵压入第一罐，然后靠罐内空气压力依次压入下一罐。离子交换罐的附属管道一般用硬聚氯乙烯管、阀门可用塑料、不锈钢或橡皮隔膜阀，在阀门和多交换罐之间常装一段玻璃短管，作观察之用。
2．反吸附离子交换罐
溶液由罐的下部以一定流速导入，使树脂在罐内呈沸腾状态，交换后的废液则从罐顶的出口溢出。为了减少树脂从上部溢出口溢出，可设计成上部成扩口形的反吸附交换罐，以降低流体流速而减少对树脂的夹带。
反吸附可以省去菌丝过滤，且液固两相接触充分，操作时不产生短路，死角。因此生产周期短，解吸后得到的生物产品质量高。但反吸附时树脂的饱和度不及正吸附的高，理论上讲，正吸附时可能达到多级平衡；而反吸附时由于返混只能是一级平衡，此外，罐内树脂层高度比正吸附时低，以防树脂外溢。
图8 反吸附离子交换罐 （单击可以放大）
1-被交换溶液进口 2-淋洗水，解吸液及再生剂进口 3-废液出口 4，5-分布器 6-淋洗水、解吸
液及再生剂出口，反洗水进口
图9 扩口式离子交换器 （单击可以放大）
l-底 2-液体分布器 3-底部液体进、出管 4-填充层 5-壳体 6-离子交换树脂层 7-扩大沉降段
8-回流管 9-循环室 10-液体出口管 11-顶盖 12-液体加入管 13-喷头
3．混合床交换罐见图10
混合床内的树脂是由阳、阴两种树脂混合而成，脱盐较完全。制备无盐水时，可将水中的阳、阴离子
图10 制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图
图11 混合床离子交换罐制备无盐水的流程 （单击可以放大）
除去，而从树脂上交换出来的H和OH结合成水，可避免溶液中pH的变化而破坏生物产品。混合床制备无盐水的流程 见图11。操作时．溶液由上而下流动；再生时，先用水反冲，使阳、阴树脂借重度差分层（一般阳离子树脂较重，二者密度差应为0.1～0.13），然后将碱液由罐的上部引入，酸液则由罐底引入，废酸、碱液在中部引出，再生及洗涤结束后，压力+-
空气将两种树脂重新混合，阳、阴离子交换树脂常以体积比l:1混合．制备无盐水时流速约为25～30m／h。 图12为制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图。
图12 制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图 （单击可以放大）
离子交换树脂相关知识
A）用温水洗涤（作用：是去除一些杂质，主要是一些微生物，用醇洗，也不是不可以，但是考虑到醇的浓度，和醇的残留对所应用体系的影响还是要慎重的）
B）阳离子树脂用酸浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用碱浸泡（作用：应为交换离子的原理是离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，因此，再用过不久后，由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。）
C）水洗（作用：去除多于酸碱这是有可能的）
D）阳离子树脂用碱浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用酸浸泡
E）水洗
F）阳离子树脂用酸浸泡、搅拌2－4小时；阴离子树脂用碱浸泡
G）去离子水洗
一段时间不用的树脂必须经过再生才可以使用，这也主要是基于消除本身影响的考虑
用离子交换树脂处理水 用强酸型阳离子交换树脂（732）和强碱型阴离子交换树脂（717）处理水成去离子水，是否一定要把它们混合起来？最好能有详细的操作步骤。
不是一定要混合起来。
制取去离子水的工艺有：单床、复床、混合床等几种。
单床：就是用一个阳离子柱或是阴离子柱，只能制取除去阳离子或阴离子的水； 复床：阳柱——阴柱；可以制得去离子水；
混合床：阳柱——阴柱——混合柱，制得的去离子水纯度高于复床，可制得高纯水，一般用于要求比较高的工业生产或科研上。
操作步骤：树脂的预处理——装柱——清洗——出水——树脂再生
一、树脂的预处理：
1、阳离子交换树脂的预处理：将树脂置于洁净的容器中，用清水漂洗，直到排水清晰为止。用水浸泡树脂12~24小时，使树脂充分膨胀。如为干树脂，应先用饱和氯化钠溶液浸泡，再逐步稀释氯化钠溶液，以免树脂突然急剧膨胀而破碎。用树脂体积2倍量的2~5%HCl溶液浸泡树脂2~4小时，并不时搅拌。然后用低纯水洗涤树脂，直至溶液PH接近于4，再用2~5%NaOH溶液处理，处理后用水洗至微碱性，再一次用5%HCl溶液处理，使树脂变为氢型，最后用纯水洗至PH=4，无Cl-即可。
2、阴离子交换树脂预处理：与阳离子树脂相同，只是在树脂用NaOH处理时，可用5~8%NaOH溶液，用量增加一些，使树脂变为OH型后不要再用HCl处理。
如果树脂量少，及要求较高时，在水洗后，增加一步醇洗，效果会更好一些。
二、装柱
将交换柱洗去油污杂质，用去离子水冲洗干净，在柱中先装入半柱水，然后将树脂和水一起倒入柱中。装柱时应注意柱中的水不能漏干，否则，树脂间形成气泡，影响交换效率。
三、清洗、出水。
装柱完成后，先用纯水按出水顺序流过交换柱，初出水含有装柱过程混入的杂质应弃去，待出水达到要求后，即可通入原水，进行正常的制水。
四、树脂的再生
离子交换树脂使用失效后，可用酸碱再生处理，重新使用。
1、阳柱再生：
逆洗：将水从交换柱底部通入，废水从顶部排出，将被压紧的树脂松动，洗去树脂碎粒及其他杂质，排除树脂层内的气泡，洗至水清澈。
加酸：将4~5%HCl水溶液从柱的顶部加入，控制流速，约30~45分钟加完。
正洗：将水从柱顶部通入，废水从柱下端流出，控制流速为约2倍于加酸的流速，开始的15分钟可慢些。洗至PH3~4，此时用铬黑T检验应无阳离子。
2、阴柱再生：
逆洗：用阳柱水逆洗，可将阳柱出水口连接至阴柱下端，通入阳柱水。条件同阳柱。 加碱：将5%NaOH溶液从柱顶部加入,控制一定流速，使碱液在1~1.5小时加完。 正洗：从柱顶部通入阳柱水，下端放出废水，流速可以是加碱时的2倍，开始15分钟可慢些，洗至PH11~12，用硝酸银溶液检验无氯离子。
注意：以上操作均不可将柱中水放至树脂层以下。
用稀盐酸再生的阳树脂出水呈酸性，食盐再生的呈碱性。阴树脂出水呈碱性。 阳树脂再生时最好用稀盐酸，稀硫酸容易造成树脂污染（结垢）。树脂不但分阴阳树脂，还有强弱树脂之分，应用上有诸多区别之处，因为应用树脂处理水，必须有很好的预处理装置（即去除水中机械杂质和有机物，否则极易污染树脂而使其性能逐渐减弱），且使用中不易控制，所以不推荐非专业人员在水族中应用树脂（除非你想大量繁殖七彩等鱼），便不再做详细介绍。 我是做水处理工作的，学过4年水处理专业，相信我的答案不会错。
曝气对自来水的残余氯、硬度、PH值以及溶解氧都有很大影响。
1.曝气去除残余氯：自来水中大多都要加氯杀菌这一点大家都知道，既然氯可以杀菌，对水生物必然都会产生影响，甚至会造成直接伤害，所以如果我们用自来水养鱼，首先要去除水中残余氯，曝气便是一个很好的办法。其原理是利用了气体的“分压定律”，即“气体在水中的溶解度等于该气体在气水分界面上的分压力”，而空气中几乎没有氯气，所以通过曝气便可以达到去除水中残余氯的目的。
2.曝气对自来水（指以地下水为水源的自来水）的硬度和PH值的影响：由于地下水中重碳酸盐（碳酸氢钙、碳酸氢镁等）以及二氧化碳的含量比较高，经过曝气以后，根据气体分压定律可知：由于空气中二氧化碳含量很低（0.5％以下），曝气时水中过多的二氧化碳便逸出，同时出于过饱和状态的重碳酸盐开始分解为碳酸盐沉淀和二氧化碳气体，水的硬度变相应降低，PH值同时升高（因为二氧化碳是酸性气体，它溶于水形成碳酸可以降低水的PH值，所以当二氧化碳从水中逸出时，必然造成PH值的上升。自来水一般为中性（PH值为7），曝气以后大约可以升高一个PH值。
3.曝气对溶解氧的影响：地下水中的溶解氧是比较低的，如果不经曝气或晾晒直接养鱼，会使部分鱼类出现浮头现象，因为空气中氧气含量比较高，所以根据气体分压定律可知，通过曝气可以增加水中溶解氧，满足鱼只要求。
不曝气而采用长时间晾晒或搅拌或用淋浴用的水龙头进行淋水，都一样可以达到除氯和增加溶解氧的目的，当然水中二氧化碳也一样逸出。曝气以后粘在水桶内壁上的细小颗粒以及水面上漂浮着的灰尘状的东西就是曝气时析出的硬度。
去除水中残余氯还有一个鲜为人知的方法，即让自来水经过活性碳过滤，只要有足够接触时间，便可以将残余氯完全去除，原理是水中氯与活性碳发生化学反应，将氯直接反应掉，所以当活性碳用来除氯时，不存在吸附饱和的问题。总之，通过曝气，都可以去除水中残余氯，增加溶解氧；可以使地下水为水源的自来水硬度小降，PH值上升。用沸石去除硬度，
因为是沸石中的钠离子与水中钙镁离子进行交换，而钠的碱性强于钙镁，所以会导致水的PH值上升。不过，如果水的硬度降的很低，对酸碱的缓冲能力便会很低，只要溶入不多的二氧化碳，便可以使其PH值大幅降低。
1.单位树脂处理水的多少，叫树脂的交换容量，不同树脂的交换容量是不同的，而且树脂的交换容量不会固定不变，如果使用不当甚至再生不彻底，会造成其交换容量下降。所以具体的交换容量，需要自己通过实验来确定。
2.阳树脂可以用稀盐酸和食盐溶液再生，用盐酸再生可以让出水PH值很低，用食盐溶液再生就会导致出水PH值升高了，所以我们养彩一般要用稀盐酸再生。如果采用浸泡方法再生的话，3％～5％浓度的盐酸浸泡2～4h就可以了，浓盐酸浓度为37％，稀释8～10倍就可以。
3.强弱树脂的区分需要化验。
4.自来水中含有机械杂质、胶体、有机物以及铁氧化物等等都可以污染树脂，在水通过树脂之前，必须把这些东西除去才可以保证树脂不被污染，如果水源是比较澄清的地下水，采用机械过滤器就可以了（一般用石英砂过滤器，过滤器失效后采用定期反洗的方法恢复其过滤性能），如果水源是受到污染的地表水（含有较多有机物、胶体以及机械杂质），还要通过活性碳过滤。树脂一旦受到比较严重的污染，其交换容量便会大幅下降。（我们单位去除这些杂质以前用的就是石英砂过滤——活性碳过滤，现在改用更为先进的超滤了，几百万的设备，普通人想也不用想 !
5. „用大盐水浸泡树脂，浸泡2小时后，用强水流反冲‟”，你指的应该是食盐水吧？如果是，说明锅炉参数不高，只要求软水就可以，不要求电导近于0的无盐水。用盐水浸泡再生，是利用了树脂的交换过程可以反向进行的原理，即其交换过程是可逆反应，如果我们加大生成物的浓度，便会让交换过程向反方向进行。这样，如果原本是钠型阳树脂，失效以后假设变成钙型，我们再用较高浓度的钠盐溶液浸泡它，便会重新变成钠型树脂。只要大水流冲洗，目的无非是要把沾了浓盐溶液的树脂冲洗干净而已。
离子交换概述
离子交换法主要是基于一种合成的离子交换剂作为吸附剂，以吸附溶液中需要分离的离子。生物工业中最常用的交换剂为离子交换树脂，广泛用于提取氨基酸、有机酸、抗生素等小分子生物制品。在提取过程中，生物制品从发酵液中吸附在离子交换树脂上，然后在适宜的条件下用洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的。
离子交换法的特点是树脂无毒性且可反复再生使用，少用或不用有机溶剂，因而成本低，设备简单，操作方便。目前已成为生物制品提纯分离的主要方法之一。但离子交换法也有生产周期长，PH变化范围大，甚至影响成品质量等缺点。此外，离子交换树脂法还广泛用于脱色、硬水软化及制备无盐水等。
图1 离子交换车间
一、离子交换树脂及其分离原理
离子交换树脂是一种具有网状立体结构、且不溶于酸、碱和有机溶剂的固体高分子化合物．离子交换树脂的单元结构由两部分组成。一部分是不可移动且具有立体结构的网络骨架，另一部分是可移动的活性离子。活性离子可在网络骨架和溶液间自由迁移，当树脂处在溶液中时，其上的活性离子可与溶液中的同性离子产生交换过程。这种交换是等当量进行的。如果树脂释放的是活性阳离子，它就能和溶液中的阳离子发生交换，称阳离子交换树脂；如果释放的是活性阴离子，它就能交换溶液中的阴离子，称阴离子交换树脂。
(一)离子交换树脂的分类
离子交换树脂通常有4种分类方法，一是按树脂骨架的主要成分将树脂分为聚苯乙烯型树脂，聚丙烯酸型树脂、酚-醛型树脂等；二是按聚合的化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂；三是按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂(亦称微孔树脂)、大网络树脂(亦称大孔树脂)及均孔树脂。由于活性基团的电离程度决定了树脂酸性或碱性的强弱，所以又将树脂分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。活性基团决定着树脂的主要交换性能。
强酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团有磺酸基团(-SO3H)和次甲基磺酸基团(-CH2SO3H)。它们都是强酸性基团，电离程度大且不受溶液pH变化的影响，在pH1～14范围内均能进行离子交换反应，以磺酸型树脂与NaCl作用为例，交换反应为：
RSO3H＋NaCl=RSO3Na＋HCI
此外，以磷酸基团-PO(OH)2和次磷酸基团-PO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性。最多的为732#
弱酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团有羧基-COOH，酚羟基-OH等，它们的电离程度小，交换性能受溶液pH的影响很大，其交换能力随溶液pH的增加而提高。在酸性溶液中，这类树脂几乎不发生交换反应、对于羧基树脂，应该在pH>7的溶液中操作，而对于酚羟基树脂，应使溶液的pH＞9。
和强酸树脂不同，弱酸树脂和氢离子结合能力很强，故再生成氢型较容易，耗酸量少。 强碱性阴离子交换树脂
这类树脂有两种，一种含三甲胺基称为强碱I型，另一种含二甲基-羟基-乙基胺基团，为强碱型。和强酸离子交换相似，活性基团电离程度较强且不受pH变化的影响，在pH1～14范围内均可使用。这类树脂成氯型时较羟型稳定，耐热性也较好，因此，商品大多以氯型出售。I型的碱性比对Ⅱ型强，但再生较困难，Ⅱ型树脂的稳定性较差。典型的交换反应为
RN(CH3)3CI＋NaOH—→RN(CH3)3OH+NaCl
弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂的活性基团有伯胺基团-NH2、仲胺基=NH、叔胺基≡N和吡啶基等。与弱酸阳离子树脂一样，交换能力受溶液pH的影响很大，pH越小交换能力越强。故在pH
-使用。这类树脂和OH结合能力较强，再生成羟型较容易，耗碱量少。
（二）离子交换树脂的理化性能
选择离子交换树脂时，除具有良好的化学稳定性外，其理化性能有：颗粒度、交换容量、机械强度、膨胀度、含水量、密度、孔结构等。
1．颗粒度
除因合成方法限制或因特殊用途而制成无定形、膜状、棒状、粉末状外，大多数商品树脂多制成球形，以提高机械强度和减少流体阻力，其直径在0.2～1.2mm（70～16目）之间。粒度过小，堆积密度大，容易产生阻塞。粒度过大，强度下降，装填量少，内扩散时延长，不利于有机大分子的交换。
2．交换容量
交换容量是表征树脂交换能力的重要参数，其表示方法有质量交换容量（mmol/g干树脂）和体积交换容量（mmol／mL树脂），后一种可直观地反映出设备的生产能力、收率和设计投资。除交换容量外，还有工作交换容量（在一定的应用条件下树脂表现出来的交换量）、再生交换容量（树脂在指定的再生剂用量条件下再生后的交换容量）。一般情况下三者的关系为：再生交换容量=（0.5～1.0）交换容量；工作交换容量=（0.3～0.9）再生交换容量。工作交换容量与再生交换容量之比称为离子交换树脂利用率。
3．机械强度
将离子交换树脂先经酸、碱溶液处理后，置于球磨机械振荡筛机中撞击、磨损一定时间后取出过筛，以完好树脂的质量百分率来表示。商品树脂的机械强度通常规定在90％以上。
4．膨胀度
干树脂浸在水溶液或有机溶剂中时，活性离子因热运动可在树脂空隙的一定距离内运动，同时由于存在着渗透压使外部水分渗入内部促使树脂空隙扩大而体积膨胀。测定膨胀前后树脂的体积比，可得出膨胀度。在设计离子交换罐时，树脂的装填系数应以工艺过程中膨胀度最大时的树脂体积为上限参数，以免装量过度或设备利用率降低。
5．含水量及密度
含水量是指每克干树脂吸收水分的数量，一般是0.3～0.7g，高交联度的树脂含水量较低。由于干树脂易破碎，商品树脂均以湿态密封包装。干燥树脂初次使用前，应先用盐水浸润后，再用水逐步稀释以防暴胀破碎。
密度常用湿堆积密度和湿真密度表示，湿堆积密度的值一般为600～850kg／m3，阳树脂偏上限，阴树脂靠下限。交联度高，则堆积密度大。湿真密度的值一般为1100～1400kg
3／m，活性基因愈多，其值愈大。应用混合床或叠床工艺时，应尽量选取湿真密度差值较大的两种树脂，以利分层和再生。
6．孔结构
树脂的孔径大小差别很大，与合成方法、原料性质等密切相关、孔径大小对离子交换树脂选择性的影响很大，对吸附有机大分子尤为重要。在合适的孔径基础上，选择比表面较大的树脂，有利于提高吸附量和交换速度。
（三）离子交换机理及选择性
l．交换机理
利用阳离子交换树脂从谷氨酸发酵液中分离谷氨酸是选择性吸附。将发酵液中残糖及其聚合物、色素、蛋白质等非离子杂质得以分离，经洗脱浓缩，在等电条件下获取谷氨酸。
发酵液中谷氨酸在通过阳离子交换柱时，先向树脂表面扩散，再穿过树脂表面向树脂内部扩散，谷氨酸中的一NH3”与树脂交换基团一SO3H的H进行交换，交换下来的H从树脂
内部向表面扩散，由于H扩散到溶液中，所以发酵液流经交换柱的流出液；其pH会下降。 设有一粒树脂放在溶液中，发生下列交换反应： ++-+++
A＋RB=RA＋B
不论溶液的运动情况如何，在树脂表面上始终存在着一层薄膜，交换离子借于分子扩散通过薄膜，显然，溶液流运愈剧烈，薄膜的厚度愈小，则液体主体的浓度愈均匀一致。一般说来，树脂的交换容量和颗粒大小无关。因此在树脂表面和内部都具有交换作用，和所有多相化学反应一样，离子交换过程包括5个步骤：
①A+自溶液中扩散到树脂表面。
②A+从树脂表面再扩散到树脂内部的活性中心。
③A+在活性离子交换过程中心发生交换反应。
④解吸离子B+自树脂内部的活性中心扩散到树脂表面。
⑤B+从树脂表面扩散到溶液中。其交换速度受最慢的一步所控制。
一般认为离子交换过程是按化学摩尔质量关系进行的，且交换过程是可逆的，最后达到平衡，平衡状态和过程的方向无关。因此，离子交换过程可以看作可逆多相化学反应。但和一般的多相化学反应不同，当发生交换时，树脂体积常发生改变，因而引起溶剂分子的转移。
根据电荷中性原则，步骤①和⑤同时发生且速度相等。即有lmolA+经薄膜扩散到达颗粒表面，同时必有lmol的B+以相反方向从颗粒表面扩散到液体中，同样②和④同时发生，方向相反，速度相等。因此离子交换过程实际上只有三步：外部扩散、内部扩散和交换反应。离子间的交换反应速度一般很快，甚至难以测定，大多情况下交换反应不是控制步骤，而内外扩散则是控制步骤。通常液相速度愈快，浓度愈小，颗粒愈大，吸附愈弱，愈是趋向于内扩散控制。相反，液体流速慢，浓度大，颗粒小，吸附强，愈是趋向于外扩散控制。 ++
4．离子交换的选择性
当溶液中同时存在着很多种离子时，树脂则对离子有选择吸附作用。一般来说，离子和树脂间亲和力越大，就越容易吸附，对无机离子而言，离子水合半径越小，这种亲和力越大，也就容易被吸附，这是因为离子在水溶液中都要和水分子发生水合作用形成水化离子；在常温下的稀溶液中，离子交换的选择性与化合价呈现明显的规律性：离子的化合价越高，就越容易被吸附；离子交换反应受溶液的pH影响很大。对强酸、强碱树脂来说，任何pH下都可进行交换反应，而弱酸、弱碱树脂的交换反应则分别在偏碱性、偏酸性或中性溶液中进行，对凝胶型树脂来说，交联度大，结构紧密，膨胀度小，促进吸附量增加；相反，交联度小，结构松弛，膨胀度大，吸附量减小；另外，离子交换反应是在树脂颗粒内外部的活性基上进行的，因此要求树脂有一定的孔道，以便离子的进出反应；离子交换树脂在水和非水体系中的行为是不同的。有机溶剂的存在会使树脂脱水收缩，结构紧密，降低吸附有机离子的能力，而相对提高吸附无机离子的能力。可见，有机溶剂的存在不利于有机离子的吸附。利用这个特性，常在洗涤剂中加适当有机溶剂以洗脱有机物质。
(1) 吸附顺序
用强酸性离子交换树脂（732＃）提取谷氨酸时，发酵液或等电母液中同时存在的阳离+++2+2+子有Na 、NH4、K 、Ca、Mg、腺瞟吟、氨基酸等。按树脂对这些离子吸引力和亲和力大小，其吸附顺序是：
+金属离子——NH4 ——氨基酸——有机色素
(2) 氨基酸交换顺序
氨基酸与阳离子树脂进行交换时，其等电点的pH值越大，交换势越高，其交换顺序为： 精氨酸＞赖氨酸＞丙氨酸＞亮氨酸
pI： 10.8 9.7 6.0 5.98
(3) 金属阳离子和氨基酸的交换顺序
发酵液或等电母液中的阳离子交换势顺序为：
2+2++++Ca＞Mg＞K＞NH4＞Na＞腺膘吟＞丙氨酸＞亮氨酸＞谷氨酸＞天门冬氨酸
上述离子都会影响阳离子树脂对谷氨酸的吸附，尤其是当发酵液或母液中NH4含量高，+NH4的交换势大于谷氨酸，而分子又小于亮氨酸，它对谷氨酸的交换影响更大。在洗脱时，
+先下来是谷氨酸，后是NH4，金属离子最后被洗下，以达分离目的 +
二、离子交换设备
根据离子交换的操作方式不同，可分为静态和动态交换设备两大类。静态设备为一带有搅拌器的反应罐，反应罐仅作静态交换用，交换后利用沉降、过滤或水力旋风将树脂分离，然后装入解吸罐（柱）中洗涤和解吸。这种设备目前较少采用，生产中多采用动态离子交换罐或交换柱。
按操作方式不同分间歇操作的固定床和连续操作的流动床两类。固定床有单床（单柱或单罐操作）见图3A、多床（多柱或多罐串联）见图3B、复床（阳柱、阴柱）及混合床（阳、阴树脂混合在一个柱或罐中）。根据溶液进入交换柱（罐）的方向又有正吸附（溶液在柱中至上而下流动）和反吸附（溶液至下而上流过）两种。连续流动床是指溶液及树脂以相反方向均连续不断流入和离开交换设备，一般也有单床、多床之分。
图4是一个最常见的离子交换柱，单击此图可以观看离子交换柱的AUTO CAD图。
A、单柱 双柱串联
图3 动态离子交换设备
图4 离子交换罐
（单击可以观看AUTO CAD图
1．常用离子交换罐
常用的离子交换罐是一个具有椭圆形顶及底的圆筒形设备。圆筒体的高径比一般为2～3，最大为5。树脂层高度约占圆筒高度的50％～70％，上部留有充分空间以备反冲时树脂层的膨胀。其结构如图5所示。筒体上部设有溶液分布装置，使溶液、解吸液及再生剂均匀通过树脂层。筒体底部装有多孔板、筛网及滤布，以支持树脂层，也可用石英、石块或卵石直接铺于罐底来支持树脂。如图6，大石块在下，小石子在上，约分5层，各层石块直径范围分别是16～26、10～16、6～10、3～6及1～3mm，每层高约100mm。罐顶上有人孔或手孔（大罐可在壁上），用于装卸树脂。还有视镜孔和灯孔，溶液、解吸液、再生剂、软水进口可共用一个进口管与罐顶连接。各种液体出口、反洗水进口、压缩空气（疏松树脂用）进口也共用一个与罐底连接。另外，罐顶有压力表、排空口及反洗水出口。
交换罐多用钢板制成，内衬橡胶，以防酸碱腐蚀。小型交换罐可用硬聚氯乙烯或有机玻璃制成，实验室用的交换柱多用玻璃筒制作，下端衬以烧结玻璃砂板、带孔陶瓷、塑料网等以支持树脂。
图5 具有多孔支持板的离子交换（单击可以放大）
l一视镜 2一进料口 3—手孔 4一液体分布器 5—树脂层 6一多孔板 7一尼龙布 8一出液口
图6 具有块石支持层的离子交换罐（单击可以放大）
1—进料口 2—视镜 3—液位计 4一树脂层 5一卵石层 6一出液口
图7 带有电渗析阳离子交换罐、阴离子交换罐和混合离子交换罐制备纯水工艺流程图 几个单床串联起来便成为多床设备，操作时溶液用泵压入第一罐，然后靠罐内空气压力依次压入下一罐。离子交换罐的附属管道一般用硬聚氯乙烯管、阀门可用塑料、不锈钢或橡皮隔膜阀，在阀门和多交换罐之间常装一段玻璃短管，作观察之用。
2．反吸附离子交换罐
溶液由罐的下部以一定流速导入，使树脂在罐内呈沸腾状态，交换后的废液则从罐顶的出口溢出。为了减少树脂从上部溢出口溢出，可设计成上部成扩口形的反吸附交换罐，以降低流体流速而减少对树脂的夹带。
反吸附可以省去菌丝过滤，且液固两相接触充分，操作时不产生短路，死角。因此生产周期短，解吸后得到的生物产品质量高。但反吸附时树脂的饱和度不及正吸附的高，理论上讲，正吸附时可能达到多级平衡；而反吸附时由于返混只能是一级平衡，此外，罐内树脂层高度比正吸附时低，以防树脂外溢。
图8 反吸附离子交换罐 （单击可以放大）
1-被交换溶液进口 2-淋洗水，解吸液及再生剂进口 3-废液出口 4，5-分布器 6-淋洗水、解吸
液及再生剂出口，反洗水进口
图9 扩口式离子交换器 （单击可以放大）
l-底 2-液体分布器 3-底部液体进、出管 4-填充层 5-壳体 6-离子交换树脂层 7-扩大沉降段
8-回流管 9-循环室 10-液体出口管 11-顶盖 12-液体加入管 13-喷头
3．混合床交换罐见图10
混合床内的树脂是由阳、阴两种树脂混合而成，脱盐较完全。制备无盐水时，可将水中的阳、阴离子
图10 制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图
图11 混合床离子交换罐制备无盐水的流程 （单击可以放大）
除去，而从树脂上交换出来的H和OH结合成水，可避免溶液中pH的变化而破坏生物产品。混合床制备无盐水的流程 见图11。操作时．溶液由上而下流动；再生时，先用水反冲，使阳、阴树脂借重度差分层（一般阳离子树脂较重，二者密度差应为0.1～0.13），然后将碱液由罐的上部引入，酸液则由罐底引入，废酸、碱液在中部引出，再生及洗涤结束后，压力+-
空气将两种树脂重新混合，阳、阴离子交换树脂常以体积比l:1混合．制备无盐水时流速约为25～30m／h。 图12为制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图。
图12 制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程图 （单击可以放大）