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离子交换纤维:将开创分离技术的新纪元

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浏览 次【字号 】 发布时间:2014-4-27 打印本页
离子交换纤维被国际科学界、产业界称为21世纪功能材料。发展高效的离子交换纤维及其应用技术是当前功能材料科学发展的前沿课题,一直是全球分离材料研发领域的一大热点。
    据了解,以北京理工大学和桂林正翰科技开发有限责任公司联合组成的离子交换纤维产业化项目课题组,目前已经掌握了这一项目的核心技术,获得两项中国发明专利,另外申报的两项发明专利已经被国家知识产权局受理。两个子课题——离子交换纤维制备及在蔗糖糖浆脱色中的应用项目,以及20吨/年离子交换纤维生产工艺(中试)技术项目,均已通过广西自治区科技厅组织的成果鉴定,总体达到国际先进水平,并在其应用研究方面填补国内外空白。该项目已建成20吨/年离子交换纤维工业化生产装署,批量生产出合格产品,使我国成为继俄罗斯、日本之后,国际上少数几个掌握离子交换纤维工业化生产核心技术,实现离子交换纤维产业化的国家之一。
    日前,记者就中国离子交换纤维技术及其产品的应用问题,采访了该项目负责人、北京理工大学曾庆轩教授。
    曾庆轩教授介绍说,分离技术水平的高低,对医药成分提纯、核废水和工业污水处理、废气毒气处理、空气与饮用水净化、食品药品脱色、贵金属与有机溶剂回收、生物物质提高收率等产业的发展起着关键性作用。
    目前,人们已经深刻认识到分离技术是阻碍环保技术、生物技术以及食品医药等行业产业化发展的一个瓶颈。我国每年需从国外进口大量以离子交换纤维为填充料的设备和分析仪器,用于制药、气体分离、科学研究等行业。
    随着社会发展与技术进步,对分离材料又提出了新的要求;一是吸附量要大、吸附速度要快;二是选择吸附能力大,可将溶液里的所需物质或有害物质有选择地分离出来,如红霉素、四环素、氧四环素、夹竹桃霉素、头孢霉素、青霉素、维生素B12、色素、蛋白质等可从发酵液里提取出来,大大缩减生产流程;三是在被吸附液及脱附液中稳定性好,经久耐用;四是便宜又能大量供应,脱附容易,能反复使用,缩短分离生产周期,大幅度降低生产成本;五是在吸附过程中有氧化还原功能达到高效分离纯化,提高产品质量与收率,增强产品的竞争力;六是可以多种形式使用(如纤维、织物),分离技术简单,能耗少,品种多,可根据不同要求使用不同品种。
    离子交换纤维作为新一代高效吸附分离材料,在很大程度上能满足上述要求,特别是作为先进的功能性材料用于环境保护、治理废气、废液和分离纯化回收物质有显著的效果。
    冯长根介绍说,目前经过实验研究,已在工业领域产生效果的离子交换纤维的应用领域主要有以下几个方面:
    有害气体吸附:利用纤维状吸附剂对离子性气体有较强的吸附作用,可用于除去气体中的有害物质,如 SO2、HF、HCI、C12、F2、NH3以及液体水凝胶(酸雾、各种盐的水凝胶);清除电解车间的重金属和酸的蒸汽及水凝胶;用于NOx的去除;用于制作呼吸面具和防毒面具、吸附分解毒气的防护服装、通风过滤材料等。
    重金属分离和污水处理:强酸性阳离子交换纤维可用于含金属废水的深度处理,离子交换纤维可有效除去水中的重金属离子,净化60Co、134Cs 废水以及核电站循环水和废水中铁、镁、钙、铵、铬、汞等离子,除去染料废水中的有机污染物,还可用于超纯水的制备。
    食品脱色、去味和吸附农药残留物:可用于食品脱色、物质的分离提纯和富集。制糖工业中产生的碱性分解物可用弱酸碱性离子交换纤维提取,将糖浆中的有色物质除去。果汁生产过程中对色素和产生的沉淀多酚类物质的有效吸附,可以解决目前果汁产品面临的出口难等问题。同时离子交换纤维对食品行业目前存在的农药残留物超标问题将提供有效的解决方案
    生物分离:离子交换纤维可用于分离蛋白质、氨基酸、酶、激素、生物碱及核酸等,目前在发达国家处于科学研究的前沿领域,预期生物制药和生化分析领域将成为离子交换纤维的最大应用领域。
    贵重金属和稀有金属回收利用:用于过渡金属和稀土元素的分离和富集;目前在稀土矿产加工和贵金属提取方面日本已经开始应用。
    环境保护;在特种行业用于废水处理、海水淡化、核废水污染治理等。
    另外,在工业方面,离子交换纤维可作为催化剂成催化剂载体,用于催化某些有机反应;可用作脱水剂和油水分离材料;用作水吸附剂,用于仓库中水分的脱除;用作吸血性卫生材料,可制成放射性吸收和防护材料;利用离子交换纤维对细菌的吸附和杀菌能力,制成防臭鞋垫、保健内衣等。
     (中国化工报) 


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