前言
离子交换与吸附是一种可以实现高效提取、浓缩和精制的新型分离技术。对水处理与环境保护有着重要的应用。但目前对于离子交换与吸附的作用机理等的介绍都太过于专业,很难使大众深刻理解。因此,我们团队希望可以借助“离子买卖”的概念,化抽象为为形象,以科普动画的形式向大家形象展现离子交换树脂的作用原理、合成方式、净化效果。
创新之处
可爱的动漫小人——模拟树脂和污水
以离子市场买卖——模拟离子交换
作品简介
Part one:
离子交换树脂是一类带有可交换活性基团、具有网状结构、不溶性的高分子聚合物。其种类繁多,颜色形状也各异。有的为淡黄色透明球形,有的为白色不透明球形,还有的呈黑色粉末状。
Part two:
离子交换反应过程:
我们将一颗湿润的离子交换树脂不断放大,直到能够看到它的内部结构:看似光滑的小球,实则存在着许多由高分子骨架形成细小的孔洞,可供离子通过。当溶液中的离子扩散至活性基团附近时,离子交换反应发生,即溶液中的离子换下活性基团上的可交换离子,从而到达提纯物质,或者去除水中污染物的目的。
离子交换树脂再生过程:
使用后的离子交换树脂,可用相应的再生剂进行再生,其理论依据为离子交换是一个可逆过程。但一般来说,离子交换树脂并不能完全再生。其再生恢复率约为90%。
Part three:
我国离子交换树脂的制备及应用研究工作在新中国成立后才开始起步。大连化工厂首先生产出磺化煤,随后上海信宜药厂生产出磺化酚醛树脂。
1956年,离子交换树脂之父何炳林先生冲破重重阻力从美国回国后到南开大学任教,立即开始了多种球形离子交换树脂的研制工作,为我国的离子交换事业做出了突出贡献。
Part four:
在原子能工业方面,离子交换树脂可用于铀的提取与纯化。它能将杂质较多且铀含量较少的贫铀矿硫酸浸出液浓缩纯化从而得到较纯且铀含量较高的溶液。
在制药行业,离子交换能够有效提取各种药物成分,如链霉素的成果开发就是突破的例子。
在水处理方面,离子交换树脂能够去除水中的各种污染物离子,从而达到保护环境的目的。该方面离子交换树脂的需求量非常之大,约占其产量的90%。
Part five:
作品欣赏
首届城市水环境与水生态科普创意大赛作品
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