廈門福美科技公司的連續(xù)離子交換技術(shù)已廣泛應用于各個領域，特別是各大型食品、制藥、稀有貴重金屬提取等領域，代表客戶如中國科學院過程工程研究所、中國科學院青島能源所、中國科學院醫(yī)藥研究所、中國廣核集團、四川天齊鋰業(yè)、紫金礦業(yè)、石藥集團、香港城市大學、廈門大學、北京大學等。

一、技術(shù)介紹

連續(xù)離子交換技術(shù)作為一種完全革新的分離工藝技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的固定床、模擬移動床等分離工藝。它是在借鑒傳統(tǒng)的固定床工藝的基礎上結(jié)合連續(xù)逆流系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)而成。 它可用于分離、提純以及回收工業(yè)料液中的有效組分或脫除雜質(zhì)。它將傳統(tǒng)離子交換工藝中的各個工序集中在一套系統(tǒng)中，不需繁瑣操作，重復性強，保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定的純度和濃度，且大幅降低填料、化學試劑、生產(chǎn)用水等消耗及廢水排放量等優(yōu)勢。

圖1：連續(xù)離子交換系統(tǒng)局部構(gòu)造

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

         連續(xù)離子交換及色譜分離系統(tǒng)應用適宜采用轉(zhuǎn)盤式系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有獨特的結(jié)構(gòu)設計,系統(tǒng)組成如下：

圖2：連續(xù)離子交換及色譜分離系統(tǒng)組成

1、主機：包括系統(tǒng)支撐、樹脂柱、閥芯。支撐固定部分作為整個連續(xù)離交系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，采用均勻分布的形式；閥芯主機作為連續(xù)離交的核心部分，采用福美科技自有知識產(chǎn)權(quán)多孔分配閥技術(shù)，專利密封，用于連接外部物料進出，實現(xiàn)功能分區(qū)；樹脂柱作為交換容器用于填裝樹脂（或其他交換載體）；

2、驅(qū)動裝置：采用高精度伺服電機配合減速裝置和定位裝置，來實現(xiàn)主機系統(tǒng)多孔閥的精準定位；

3、控制系統(tǒng)：主機系統(tǒng)配備現(xiàn)場控制主機，用于控制主機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，具備運行參數(shù)顯示帶信號輸出功能，可遠傳至中控室進行遠程控制；系統(tǒng)全自動控制，可以實現(xiàn)連續(xù)進出料，利于上下工藝銜接配合；

4、儀器儀表：用于在線監(jiān)測系統(tǒng)運行參數(shù)，如壓力、流量、溫度、液位等現(xiàn)場顯示儀表及傳感，具備信號輸出功能，并可選配電導率、糖度計、濁度儀等

5、外圍：外圍主要包括各儲罐、管路、閥門和泵等供料系統(tǒng) 

三、系統(tǒng)原理

傳統(tǒng)固定床工藝在實際工作過程中，交換樹脂床層大致可分為3個區(qū)域，即上層全部為已經(jīng)失效的樹脂，我們稱之為飽和區(qū)；中間部分為交換區(qū)，即物料與樹脂發(fā)生交換的區(qū)域；最底層為新鮮樹脂，此處樹脂未進行交換。在離子交換進行過程中，隨著飽和區(qū)不斷增加，新鮮樹脂層不斷減少，交換區(qū)不斷下移直至底部；而為了避免生產(chǎn)過程中物料穿透引起產(chǎn)品純度等達不到要求，底部必須有一定的新鮮樹脂作為保護層防止產(chǎn)品的穿透。固定床運行整個過程只有傳質(zhì)區(qū)處于工作狀態(tài)，飽和區(qū)和新鮮樹脂區(qū)閑置，因此樹脂利用率低，而對于一個完整的固定床生產(chǎn)工序，至少包括4個步驟：交換、交換后水洗、再生、再生后水洗，每一個步驟均需等到上一個工序結(jié)束后才能進行，且在設備系統(tǒng)中需要配置很多槽口與閥門,這就給生產(chǎn)操作帶來很多問題,如泄漏、操作復雜等。另外,固定床還存在包括:吸附劑不能有效利用、再生化學品消耗大、占地面積大、產(chǎn)品濃度低、運行成本高等缺點，對于需更多步驟才能完成的工藝，采用固定床技術(shù)則越是顯得繁瑣與復雜，生產(chǎn)效率低下。

圖3：傳統(tǒng)移動床工作原理

針對傳統(tǒng)固定床工作原理，為了能夠?qū)崿F(xiàn)提高樹脂利用率，我們把固定床進行抽象分割成幾個小單元，一旦上面的小單元飽和后就移出來進行洗水及再生操作，處理用的新鮮樹脂單元又回到交換區(qū)底部循環(huán)使用，這樣大大提高樹脂的利用率。為了能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂單元自動高效的運作，我們采用了全新的系統(tǒng)設計理念， 把樹脂柱小單元放到一個轉(zhuǎn)盤上，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)切換，而物料通過一個 自動旋轉(zhuǎn)分配法控制，把樹脂柱分成交換、水洗、再生、再生后水洗等功能區(qū)域， 將傳統(tǒng)固定床的生產(chǎn)工序由時間關(guān)系轉(zhuǎn)化為空間關(guān)系，當樹脂單元到達指定區(qū)域 就執(zhí)行相應的工藝過程，這樣可以實現(xiàn)每個過程獨立進行，而整體工藝成連續(xù)運行。

圖4：連續(xù)離子交換工藝示意圖

四、系統(tǒng)優(yōu)勢

1、產(chǎn)品成分和濃度保持穩(wěn)定, 可以有效提高產(chǎn)品料液的純度和濃度，節(jié)省后續(xù)工藝成本；

2、由于采用多柱系統(tǒng)，可靈活變更生產(chǎn)工藝流程, 可根據(jù)工藝自由調(diào)節(jié)流體的流向逆流、正進、串聯(lián)或者并聯(lián)；

3、可同時去除或者分離具有不同特性的物質(zhì)，可將復雜的工藝簡單化；

4、顯著的減少樹脂的用量，充分發(fā)揮了樹脂的利用潛力,相比于傳統(tǒng)固定床/單柱/模擬移動床等工藝,樹脂用量大幅減少50-90%，洗滌水的用量可節(jié)50-70%，化學藥品、洗脫劑的消耗也得到相應減少，大幅度降低運行成本和減少污水排放量；

5、自動運行，大幅減少人工操作強度

五、應用領域

1、氨基酸：賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、甘氨酸、蛋氨酸等分離、純化

2、維生素：古龍酸、VC、 VB12等分離、純化

3、抗生素：氨基糖苷、多肽、頭孢菌素、紅霉素等分離、提取

4、有機酸：乳酸、檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸等轉(zhuǎn)化與精制

5、化工合成物：樟腦磺酸銨、硝酸鉀、硫酸鉀、磷酸等純化

6、中藥：桑枝、銀杏等提取液脫灰、脫色、純化

7、糖：果葡糖、低聚糖、木糖、D-核糖、山梨醇等脫灰精制

8、食品飲料：果汁、酒、飲料等脫灰、脫色

9、醫(yī)藥中間體的分離純化

10、水處理,超純水

11、冶金、材料：稀有、貴金屬回收、重金屬去除、鉀鹽制備、鹽湖鹵水提鋰、稀有元素釩的富集與分離、鉬的提取與分離、稀土元素分離、同位素分離等領域。

圖5：連續(xù)離子交換系統(tǒng)工程