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在离子交换装置中，对树脂进行科学的取样分析是十分重要的，遵循这些方法才能确保所取样品具有代表性。
在离子交换装置中对树脂进行科学的取样分析有助于判断树脂当前状态，从而能更好地选择进行清洗或者更换树脂。由于装填树脂的交换柱是密闭式的，可能会导致缺氧，因此需要遵循密闭空间操作协议。
仔细遵循以下说明，以确保所取样品代表整个床层：
1.将设备运行到正常的排气终点；像往常一样进行反洗；然后按照常规操作进行再生和冲洗。
2.隔离装置；打开人孔后打开排水阀（热处理或冷凝水精处理装置冷却以后才能打开排水阀，其目的是防止树脂脱水）。
检查顶部入口分配器和再生剂分配器的外观（例如，它们是否水平，开口是否被树脂粉末堵塞，是否有其他损坏或异常情况？）。
3.将装置排水至略床面（7.5~15cm）的水平。观察（并记录）床面外观（如干净、不干净、平整、不平整、裂缝、倾斜、脱离外壳或其他异常情况）。
使用数码相机-拍照。如果床面不水平，应记录高点和低点的位置。如果可能，应查明原因。（可能的原因：入口分配器断裂或损坏、再生剂分配器断裂或损坏、地下排水系统问题）。
4.测量并记录高度（例如，从进水分配器到反冲洗出口（这决定了实际操作中的反冲洗空间）。如果可能，请计算实际树脂层深度。
5.获取代表性样品（），理应在三个不同的高度采集混合样品。
采样
调查树脂交换柱周围和上方的区域是否存在任何安全隐患（如照明、电线管等）。
使用直径为2.5cm的PVC管，顶部有螺纹和盖。将取样器直接插入树脂层中，此操作非常小心，以避免损坏分布器、中排管道等内部构件（尤其是塑料制成的）。将盖子固定在顶部，并缓慢地扭转，以所取样品具有代表性。
将样品倒入塑料桶中，并以此方式重复取样，直至取得足够的样品。单床至少需要0.5L样品，混床则至少需要1.0L样品.
对于直径1m及以下的交换柱，从交换柱中间取一个样品即可作为代表性样品。对于直径大于1m的交换柱，建议在树脂床的周围取样。样品应分开保存，以便评估各床层树脂状态。确定12、3、6、9点钟方向的树脂被采集并进行标记。

样品存储和标签
• 树脂应保存在密封容器中。
• 完整的样品标签：
• 树脂类型；
• 树脂制造商；
• 树脂名称；
• 离子交换装置类型；
• 使用的化学再生剂；
• 样品处于再生态或失效态；
• 树脂使用年限。
• 在寒冷的天气里，防止样品冻结。

由于设备在不断使用中会截留大量悬浮物，从而导致设备运行阻力增大，浊度上升。空气擦洗操作则利用空气动力吹开树脂层表面杂质，并使树脂颗粒在水的作用下互相摩擦，从而达到清洗树脂的目的。
空气擦洗步骤：
1.进行空气擦洗操作前，为了防止空气流速过高，对树脂造成损伤，应先将液位降到距离树脂上部10~15cm处。然后缓慢打开压缩空气阀与顶部放空阀进行反洗擦洗。空气擦洗用气强度标准状态下为3.4~4m3/(m2•min)，压力约为0.1~0.15MPa。（注意：请根据树脂特性及实际情况进行相应调整，以出口管不溢流出树脂为佳。）
2.空气擦洗反洗进气时间每次以2~4min为宜，沉降5min；
3.重复擦洗与沉降操作10~20次；
4.进行反洗操作，若后出水清澈，则再进行一次擦洗——沉降——反洗操作；若后出水仍有较多杂质，则需重复2~4步骤，直至树脂清洗干净。
注意：是否进行空气擦洗操作，应当根据树脂实际使用状态来确定。过于频繁擦洗有可能导致树脂破损率上升；擦洗周期过长，不能有效防治树脂板结。空气擦洗装置的合理运用，不但可以减少和避免离子交换设备的损坏几率，同时还可以大大节约反洗用水量，提高离子交换器的出水质量。

多介质过滤器的设计原理解析
多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水、纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。
过滤的含义，在水处理过程中，过滤一般是指以石英砂、无烟煤等滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 用于过滤的多孔材料称为滤料，石英砂是常见的滤料。滤料有粒状，粉状和纤维状多种。常用滤料有石英砂、无烟煤、活性炭、磁铁矿、拓榴石、陶瓷、塑料球等。
多介质过滤器（滤床），既采用两种以上的介质作为滤层的介质过滤器，在工业循环水处理系统中，用以去除污水中杂质、吸附油等，使水质符合循环使用的要求。过滤的作用，主要是去除水中的悬浮或胶态杂质，特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等，BOD和COD等也有某种程度的去除效果。
一、过滤器构成
多介质过滤器主要由过滤器体、配套管线和阀门构成。
其中过滤器体主要包括以下组件：简体；布水组件；支撑组件；反洗气管；滤料；排气阀（外置）等。
二、滤料的选择依据
1、有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎；
2、化学稳定性要好； 　
3、不含有对人体健康有害及有毒物质，不含有对生产有害、影响生产的物质；
4、滤料的选择，应尽量采用吸附能力、截污能力大、产水量高、出水水质好的滤料。
在滤料中，卵石主要是起支撑作用，在过滤工艺过程中，因其强度高，相互之间的间距缝隙稳定，孔隙大，便于正洗工序中，滤后水顺利通过；同样，反洗工序中，反洗水和反洗空气等能顺利通过。常规配置中，卵石分为四种规格，铺垫方式为自下而上先大后小。
三、滤料的粒径和装填高度之间的关系
滤床的高度和滤料的平均粒径的比值为800～1000（设计规范）。滤料的粒径的大小和过滤精度相关。
四、多介质过滤器
在水处理上使用的多介质过滤器，常见的有：无烟煤-石英砂-磁铁矿过滤器，活性炭-石英砂-磁铁矿过滤器，活性炭-石英砂过滤器，石英砂-陶瓷过滤器等。
多介质过滤器的滤层设计，主要考虑的因素为：
1、不同滤料具有较大的密度差，反洗扰动后不会发生混层现象。
2、根据产水用途选择滤料。
3、粒径要求下层滤料粒径小于上层滤料粒径，以下层滤料的有效性和充分利用。
事实上，以三层滤床为例，上层滤料粒径大，有密度小的轻质滤料组成，如无烟煤、活性炭；中层滤料粒径居中，密度居中，一般为石英砂组成；下层滤料由粒径小，密度大的重质滤料组成，如磁铁矿。由于密度差的限制，三层介质过滤器的滤料选择基本上是固定的。上层滤料起粗滤作用，下层滤料起精滤作用，这样就充分发挥了多介质滤床的作用，出水水质明显好于单层滤料的滤床。而对于饮用水，一般禁止使用无烟煤，树脂等滤料。
五、石英砂过滤器
石英砂过滤器是一种采用石英砂作为滤料的过滤器。可有效去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、铁、有机物、农药、锰、细菌、病毒等污染物有明显的去除作用。其有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，耐氧化，PH适用范围为2-13，抗污染性好等优点，石英砂过滤器的特优点还在于通过优化滤料和过滤器的设计，实现了过滤器的自适应运行，滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时滤床自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下出水水质，反洗时滤料充分散开，清洗效果好。砂过滤器具有过滤速度快、过滤精度高、截污容量大等优点。广泛用于电力、电子、饮料、自来水、石油、化工、冶金、纺织、造纸、食品、游泳池、市政工程等各种工艺用水、生活用水、循环用水和废水的预处理领域。
石英砂过滤器设备结构简单、运行可以实现自动控制、处理流量大、反冲次数少、过滤、阻力小、操作维修方便等特点。
六、活性炭过滤器
滤料为活性炭，用于去除色、味、余氯和有机物，其主要作用方式是吸附，活性炭是一种人工制成的吸附剂。
活性碳过滤器广泛用于生活用水及食品工业、化工、电力等行业的水的预处理。由于活性炭具有发达的细孔结构和的比表面积，因此对水中的溶解性有机物，如苯类，酚类化合物等具有很强的吸附能力，而且对于用生物法和化学法很难去除的有机污染物，如色度、异臭、表面活性剂、合成洗涤剂和染料等都有较好的去除效果。粒状活性炭对水中的Ag^+，Cd^2+，CrO4^2-等离子去除率达85%以上。通过活性炭滤床后，水中悬固小于0.1mg/L，COD去除率一般为40%~50%，游离氯小于0.1mg/L。
七、反冲洗工艺
滤器的反洗，主要是指过滤器在使用一定周期后，其滤料层截留和吸附一定量的杂物和污渍，这使得过滤器的出水水质下降，主要表征：过滤器的正常滤后水质变差，进水和出水管道的压力差增大，同时，单台过滤器的流量降低。
反冲洗的原理：水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借助水流的剪切力和颗粒的碰撞摩擦力清洗滤料层使滤层内的污物脱离并随反洗水排出。
八、反冲洗的必要性
1、在过滤过程中，原水中的悬浮物等被滤料层截留吸附并不断地在滤料层中积累，于是滤层孔隙逐渐被污物堵塞，在滤层表面形成滤饼，过滤水头损失不断增加。当达到某一限度时，滤料需进行清洗，使滤层恢复工作性能，继续工作。
2、过滤时由于水头损失增加，水流对吸附在滤料表面的污物的剪切力变大，其中有些颗粒在水流的冲击下移到下层滤料中去，终会使水中的悬浮物含量不断上升，水质变差，当杂质透过滤层时，过滤器失去过滤效果。因此，到一定程度时，需要清洗滤料，以便恢复滤料层的纳污能力。
3、污水中的悬浮物中含有大量有机物，长期滞留在滤层中会导致滤层中细菌微生物富集繁殖，发生厌氧腐败现象，需定期清洗滤料。
九、反冲洗参数控制和确定
1、膨胀高度：反冲洗时，为了滤料颗粒有足够的间隙使污物迅速随水排出滤层，滤层膨胀率应大一些。但膨胀率过大时，单位体积中滤料的颗粒数变少，颗粒碰撞的机会也减少，所以对清洗不利。双层滤料，膨胀率为40％----50％ 。
注意：在生产运行中，对滤料的填充高度、膨胀高度等随机进行检查，因为正常反洗过程中，会有部分滤料的跑失或磨损，需要进行补充。相对稳定的滤层，有以下优点：确保过滤水质的稳定，反冲洗的效果。
2、反洗水量和压力：一般设计要求，反洗水的强度为40 m3／（m2•h），反洗水的压力≤0．15 MPa。
3、反洗空气量和压力：反洗空气的强度为15 m ／（m •h），反洗空气的压力≤0．15 MPa。
注意：在反洗过程中，通入的反洗空气汇集于过滤器的顶部，大部分应通过双孔排气阀排出。日常生产中。需经常检查排气阀的通畅性，主要表征在阀球升降的自由度上。
十、气水联合反洗
1、先用空气冲洗，再用水反冲洗：将滤池水位降至滤层表面上100 mm处，通入空气数分钟，然后用水反冲洗。适用于表面污染重而内部污染轻的滤池。
注意：相应的阀门，关闭到位；否则，水位降到滤层表面以下时，滤层的上部没有水的浸润，颗粒的上下扰动过程中，污物不能有效排出，反而会往滤层深处移动。
2、空气和水联合反洗：从静止滤层下部同时送入空气和反洗水，空气在上升过程中在砂层内合形成大气泡，遇到滤料时又变成小气泡，同时对滤料表面产生擦洗作用；反洗水顶松滤层，使滤料呈悬浮状态，利于空气对滤料的擦洗。反洗水和反洗空气的膨胀作用相互叠加，比单一进行时，作用更强。
注意：水的反洗压力和空气的反洗压力和强度不同，应注意先后顺序，避免反洗水进入空气管道。
3、在气水联合反洗结束后，停止进入空气，反洗水保持相同的流量，继续冲洗3 min ~5 min，即可去除遗留在滤床中的气泡。
备注：可留意顶部双孔排气阀的状态。
十一、滤料板结原因分析
1、截留在滤层上表层的污物，如果在一定周期内，不能有效地去除，在随后的反洗过程中，如果反洗空气的分布不均匀会导致膨胀高度不均匀，随着反洗空气的搓动，搓动量小的地方，滤料表面的油污等杂质不能有效去除，在投入下一正常滤水周期后，局部负荷增大，杂质会从表面沉入内部，球团逐渐增大，并同时向过滤器的填充深度内延伸，直至整个过滤器失效。
备注：实际运行中，反洗空气不均匀的现象经常出现，主要是由于底部布气管道的穿孔、局部滤帽的堵塞或损坏或是栅管间距的变形等原因引起。
2、滤层的表面滤料颗粒细小，反冲洗时相互碰撞机会少，动量小，所以不易清洗干净。附着的砂粒易结成小泥球。当反冲洗结束滤层重新级配时，泥球就进入下层滤料中，随着泥球的长大不断向深处移动。
3、原水中所包含的油，截留在过滤器内，经反洗并残余部分，日积月累，是导致过滤器滤料板结的主要因素。何时进行反洗可根据原水的水质特点和出水水质要求，采用限定水头损失、出水水质或过滤时间等标准来确定。
十二、过滤器加工和验收工序的注意事项
1、要求出水槽与滤板的平行允差不大于2 mm。
2、滤板的水平度及不平度均小于±1.5 mm。滤板的结构，采用整体加工优。当筒体直径较大时，或受原材料、运输等方面制约时，也可采用两瓣拼接成形。 3、对滤板和筒体各接合部位的合理处理，对空气反洗环节尤为重要。
（1）为消除因滤板加工和筒体卷制等方面误差造成的滤板和筒体的径向间隙，一般采用圆弧环板逐段焊接。接触部位必需采用满焊。
（2）中心管道和滤板的径向间隙处理方法同上。
备注：上述措施，确保了过滤和反洗只能通过滤帽或排管间隙连通。同时，也就了反洗和过滤通道的分布均匀性。
4、滤板上加工的通孔，径向误差为±1.5 mm。滤帽导杆和滤板通孔之间配合尺寸的增大，不利于滤帽的安装或固定。通孔的加工采
5、滤帽的材质，尼龙佳，ABS次之。因上部添加的滤料，对滤帽的挤压负荷，要求强度要高，以避免变形。滤帽与滤板的接触面（上、下表面）需加弹性橡胶垫。
离子交换树脂用于有机溶剂干燥
离子交换树脂在干燥到低含水率后，可作为有机溶剂的干燥剂，其干燥方式类似于硅胶和分子筛。与其他干燥剂相比，离子交换树脂的优点是在低温下更容易再生干燥。这种树脂特别适用于从非极性溶剂中去除痕量的水，如用于干洗，蒸汽脱脂的氯甲烷。大多数非极性物质不会被吸附到树脂结构中，因此，在这一类的溶剂体系中脱水但是又不会带走目的产物。
非离子型溶剂的含水量可以控制在10ppm以内。通常，每100千克树脂可以吸收20千克水。树脂再生温度可以控制在150℃，而分子筛再生温度为180-340℃。溶剂中水含量影响着树脂的吸附容量，有机物中水含量越高，树脂吸附水的容量就越大（图一）。另外，有机物流速越低，树脂吸附水的容量就越大（图二）。
图一、水含量和容量的关系 图二、流速与容量的关系

离子交换树脂用在干燥剂通常选用以苯乙烯与二乙烯苯交联的强酸阳树脂，该类型树脂是目前稳定的合成有机离子交换树脂聚合物体系。市场上采购来的树脂通常是湿树脂，干燥后可使用，离子形态为钠离子。经干燥的树脂重量约为采购来的50%。有时，特定的溶剂在钾离子形态下有更好的反应动力学，树脂也可以转化为钾离子形态。当需要时，可使用5%KOH溶液进行转型，每1千克树脂需要0.16千克KOH，在使用前使用纯水将残留的KOH溶液清洗干净，然后干燥使用。
（什么品牌的什么型号树脂推荐用于离子交换树脂推荐用于有机溶剂干燥使用）
表一，什么型号树脂用作干燥树脂时的典型性能
形状 球状颗粒
大小 585μm
视密度 57磅/立方英尺
真密度 1.5克/立方厘米
膨胀特性 1%干体积/1%水分吸收
饱和容量 90-95%（按重量计）
通过干树脂后的压降 压降=1.084μqL
Pressure drop = pressure drop in psi
μ = fluid viscosity, centipoises
q = superficial flow rate, gpm/sq ft
L = bed depth, feet

使用离子交换树脂作为干燥剂的优点好在使用柱操作时实现。也就是说，在一定的温度和流量条件下，待干燥液体通过干树脂床，树脂柱入口处干树脂与待处理液含水量平衡，而树脂柱出口处，待处理液的含水量与干树脂含水量相当，这就了树脂容量能充分利用，同时，待处理液出料的含水量就控制在干燥剂未使用时含水量的状态。
树脂装填高度通常是在1-1.8米，树脂柱应留出足够的膨胀空间，因为在干燥过程中，干树脂每吸收1%的水分（重量基础），体积膨胀约1%（干体积基础）。注意，此膨胀要求垂直发生，又高又窄的柱子可能会抑制这种膨胀，并导致柱子内产生强大的侧向压力，从而导致树脂破碎或柱子破裂。
通常用于非极性溶剂干燥系统的流速，基于空塔横截面，在5-10gpm/sq ft范围内，而极性溶剂干燥时的流速通常较低（约1gpm/sq ft），因为随着液体的极性增加，干燥动力学降低。
使用离子交换树脂作为干燥剂的一个主要优点是它们很容易被重新活化。再生树脂采用逆流再生，两列运行，再生好的干树脂应冷却至可以进入待干燥液体的温度后才能投入使用。正式投入使用前需要用已经干燥的液体补入树脂柱内，排空空气等气体，确保运行时不出现串流。
床温 135-150℃
比热 0.28BTU / lb / degree F
热量要求 1,800 BTU / lb water
吹扫气体流速 10 - 30 ft / min
净化气 空气、氮气、天然气等
供热 电或低压蒸汽
离子交换树脂用作干燥剂的佳离子形式取决于几个因素：待干燥液体的性质、该液体中的含水量、产品液体中所需的水含量和流速。离子交换树脂以钠离子型对大多数有机溶液干燥都有很好的交换容量。但是，对于极性液体，应考虑使用钾离子型干燥树脂。
载铜螯合树脂处理氨氮废水

目前处理高浓度的氨氮废水，已经有了相对成熟的技术方法，处理效果也较好，但是对于低浓度的氨氮废水的处理还相对比较困难。根据GB8978-1996《污水排放综合标准》，工业废水排放标准要求氨氮的含量低于15mg/L。所以用离子交换树脂处理低浓度的氨氮废水就很具有经济价值和理论意义。同时通过用酸回收浓缩硫酸铵溶液，对于交换剩余产物也得到有效的利用。目前，我们选用的除氨氮树脂使用的为载铜螯合树脂。
一、载铜螯合树脂（以下简称铜基树脂）基本情况
1、以亚胺基二乙酸基螯合树脂作为原始树脂，二价铜离子作为负载金属离子，制备了载铜螯合树脂。该树脂对稀氨水中氨氮具有良好的吸附性能，NH3-N饱和吸附量高达44g/kg（干树脂），此时树脂上铜离子与氨分子的摩尔比为1:1.535。
2、分别对铜基树脂在酸性条件和碱性条件下的稳定性进行了研究，发现在无其他干扰离子的情况下，该树脂的稳定区间为pH3.5~10.5，pH＜3.5时铜离子明显的被解析，pH＞10.5时，铜离子开始于OH-反应生成CuO黑色沉淀。
3、反应温度对铜基树脂吸附氨氮有一定影响，8℃到35℃时，氨氮去除率缓慢下降，35℃到60℃时氨氮去除率下降趋势变大。
4、反应终点的pH是影响铜基树脂吸附氨氮的重要条件，在无竞争离子条件下，氨氮去除率随着pH的增加呈线性上升趋势；在含有竞争离子条件下，由于氨氮的形态和氢氧根的竞争，氨氮去除率随着pH的增加而上升，在pH=9.5-10达到高点，随后又呈下降趋势。
5、存在竞争离子时，氨氮吸附量会受影响，竞争阳离子浓度太高会导致Cu2+脱落。当树脂上氨氮吸附到一定浓度时，会由于负载金属离子和树脂间配位键的消失和离子键削弱不同程度的受到体系中竞争阳离子的影响，这与竞争阳离子的价态和浓度有关。
二、实验主要数据
实验装置简图：
试验条件：树脂采用铜基树脂，去离子水+氯化铵配水，设置了干扰阳离子，Na+浓度500ppm，Ca2+浓度200ppm，进水氨氮浓度100mg/L、pH=9，流速=3BV，树脂高度40cm（树脂量约200mL）。

由图可知，使用铜基树脂树脂处理氨氮废水，出水效果良好，稳定在7-10mg/L之间（超过15mg/L的标准），且在16个小时之内是稳定的，处理了约50BV后氨氮出水到达泄漏值，21小时时达到25mg/L。
树脂再生，本实验采取的是硫酸再生，再生液pH＞4.5，再生液可富集重复使用至硫酸铵富集到1.5g/L。具体浓缩情况见下图：
吸附树脂在食品，药品和生物技术中的应用
特殊应用
活性药物成分，抗生素，果汁脱苦，有机溶剂和蒸汽的去除和回收，酶载体。
大孔吸附树脂为合成的聚合物，具有高交联度，多孔的结构。这些吸附剂在很多方面都能够取代常规的碳类吸附剂，原因在于聚合物吸附剂能在原位再生，碳类吸附剂则在设备中才能再生，大多数情况下，聚合物吸附剂具有非极性或疏水性，能够吸附易水溶的有机化合物。这些聚合物由干净的单体制成，具有很大的表面积，不含诸如盐，金属离子和其他的矿物类污染物，所以特别适合于食品和制药工业使用。
合成的聚合物吸附剂在食品与制药中的应用广泛且形式多样。
天然的离子交换剂，吸附剂（如陶土，皂土，藻酸盐，氧化铝，活性炭等）在过去已经被应用在医疗和制药工业中。合成的离子交换剂在医疗领域中的开发应用是一项较新的技术，但是，由于它们的结构灵活可调，稳定性好和专属性强，它们在医疗制药领域的应用变得愈加完善，许多新的用途也不断开发出来。
离子交换和吸附树脂除了能作为活性药物成分（API’s）与制药辅料，以及水处理介质以外，还可以广泛的用于其它制药工业，包括提取和纯化如酶，荷尔蒙，生物碱，病毒，抗生素（链霉素，青霉素）等生物制品，处理发酵产物等。
如何选择一种吸附剂
选用佳吸附剂主要取决于以下一些重要的因素。
，绝大多数吸附剂是在水性介质中使用的，判定该化合物是否能产生极性。可以通过很多因素来判断化合物的极性，包括但不限于它们的沸点和介电常数等。
其次要考虑被吸附化合物的分子尺寸大小是否与吸附剂特征相匹配，依次可以判定合适的吸附剂种类。（被吸附）化合物分子量也是衡量衡量吸附剂是否合适的另一重要指标。
后用化合物的同系物来评价判断化合物的性能，或在实验室试而再试也有助于判定树脂是否适用。当然，终还是要从选定吸附剂的实际使用效果来判定选择正确与否。
吸附剂的洗脱和再生
不管吸附剂聚合体将你的物质清除得有多充分，易洗脱和再生大概是选择某一种吸附剂的决定因素。无论是清除杂质或者是回收纯化某一产品，选择吸附剂都不是一项简易的工作。考虑如何将某一化合物从吸附剂中分离出来也是很重要的。蒸汽和水（60℃或者140°F）都能够用于洗提和重生，尽管如此，因为很多被分离出来的产品对温度比较敏感，因此这可能不是理想地方法。某些情况下，可以考虑使用某种溶剂。一种溶剂可能能够使聚合体吸附剂与吸附在它上面的化合物相互作用，从而产生选择性的解析作用。其他的可能性就是改变某些条件例如pH，从而改变被吸附物的电荷强度实现洗脱。