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天津市津達正通環保科技有限公司
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大孔陽離子交換樹脂的反應與再生問題剖析
2023-6-24 閱讀(182)
| 提 供 商 | 天津市津達正通環保科技有限公司 | 資料大小 | 105.8KB |
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| 資料圖片 | 下載次數 | 8次 | |
| 資料類型 | JPG 圖片 | 瀏覽次數 | 182次 |
大孔陽離子交換樹脂的反應與再生問題剖析
產品名稱： | D001大孔型強酸性陽離子交換樹脂 | |
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產品簡介： | D001是在大孔結構的苯乙烯-二乙烯苯共聚體上帶有磺酸基（-SO3H）的陽離子交換樹脂。主要用于純水、高純水制備及凝結水凈化，廢水處理和重金屬的回收,有機催化反應等領域。 | |
理化性能指標： | 指標名稱 | 指標 |
執行標準： | GB/13659-2008 | |
外觀 ： | 灰色至褐色不透明球狀顆粒 | |
出廠型式 ： | Na+ | |
含水量 ： | 45-50 | |
質量全交換容量 mmol/g ： | ≥4.35 | |
體積全交換容量 mmol/ml ： | ≥1.80 | |
濕視密度 g/ml ： | 0.77-0.85 | |
濕真密度 g/ml ： | 1.25-1.28 | |
范圍粒度 ： | (0.315-1.25mm)≥95 | |
下限粒度 ： | (<0.315mm)≤1 | |
有效粒徑 mm ： | 0.400-0.8200 | |
均一系數 ： | ≤1.70 | |
磨后圓球率 ： | ≥90 | |
使用參考指標： | 指標名稱 | 指標 |
pH范圍 | 1-14 | |
高使用溫度 ℃ | Na:120 H:100 | |
轉型膨脹率(Na+-H+) | ≤5-8 | |
工作交換容量 mmol/L | ≥1100 | |
運行流速 m/h | 15-30 | |
一、樹脂的運輸和貯存：
離子交換樹脂內含有一定量的水份，在運輸及貯存過程中應盡量保持這部分水份。如果貯存過程中樹脂脫了水，應先用
濃食鹽水（8-10)浸泡1-2小時，再逐漸稀釋，不得直接放于水中，以免樹脂急劇膨脹而破碎。樹脂在貯存或運輸過程中，
應保持在5-40℃的溫度環境中，避免過冷或過熱，影響質量。若冬季沒有保溫設備時，可將樹脂貯存在食鹽水中，食鹽水的
溫度可根據氣溫而定。
二、新樹脂的予處理：
新樹脂常含有溶劑、未參加聚合反應的物質和少量低聚合物，還可能吸著鐵、鋁、銅等重金屬離子。當樹脂與水、酸、
堿或其它溶液相接觸時，上述可溶性雜質就會轉 入溶液中，在使用初期污染出水水質。所以，新樹脂在投運前要進行預處
理。
１、陽樹脂的預處理
陽樹脂的預處理步驟如下：
首先使用飽和食鹽水，取其量約等于被處理樹脂體積的兩倍，將樹脂置于食鹽溶液中浸泡18-20小時，然后放盡食鹽水，
用清水漂洗凈，使排出水不帶黃色；
其次再用2-4NaOH溶液，其量與上相同，在其中浸泡2-4小時（或小流量清洗），放盡堿液后，沖洗樹脂直至排出水接
近中性為止；
后用5HCL溶液，其量亦與上述相同，浸泡4-8小時，放盡酸液，用清水漂流至中性待用。
２、陰樹脂的預處理
其預處理方法中的第一步與陽樹脂預處理方法中的第一步相同；而后用5HCL浸泡4-8小時，然后放盡酸液，用水清洗至
中性；而后用2-4 NaOH溶液浸泡4-8小時后，放盡堿液，用清水洗至中性待用。
大孔陽離子交換樹脂的反應與再生問題剖析
一、交換能力
氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+)，當遇到金屬離子或其它陽離子，就發生互相交換作用，但交換后的樹脂，就不再是氫型樹脂了。例如，當水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當大時，磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子，可和鈣、鎂離子進行交換，而形成鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂，如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強酸性陽離子樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強酸性陽離子交換樹脂)氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數有密切關系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數增加而增加，即價數越高的陽離子被交換的傾向越大。此外，若價數相同，離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大。如果以自來水中經常出現陽離子列為參考對象。
離子交換樹脂
二、交換容量
離子交換樹脂進行離子的交換反應的性能，主要由交換容量表現出來。所謂交換容量是指每克干樹脂所能交換離子的毫克當量數，以mol/g為單位。當離子為一價時(如K+)，其毫克當量數即為其毫克分子數，對于二價(如Ca2+)或更多價離子(如Fe3+)，其毫克當量數即為其毫克分子數乘以其離子價數。交換容量又分為總交換容量、操作交換容量和再生容量等三種表示方法。總交換容量表示每克干樹脂所能進行離子交換反應的化學基總量，屬于理論性計量。操作交換容量表示每克干樹脂在某一定條件下的離子交換能力，屬于操作性計量，它與樹脂種類、總交換容量，以及具體操作條件(如接觸時間、溫度)等因素有關，可用于顯示操作效率。再生容量表示每克干樹脂在一定的再生劑量條件下，所取得的再生樹脂之交換容量，可用于顯示樹脂再生效率。
由于樹脂的結構不同(主要是活性基數目不同)，強酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的交換容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基數目通常多于于強酸性，故總交換容量較高約7.0~10.5mol/g，相形之下，強酸性僅約3.2~4.5mol/g而已，但在實際應用中，弱酸性的操作交換容量卻不一定高于強酸性，例如，pH值低于5時，弱酸性的操作交換容量為零，根本無交換作用。在pH值為6.5時，兩者的操作交換容量相似；但在堿性溶液中，弱酸性遠高于強酸性。在再生容量方面，弱酸性則通常高于強酸性，故弱酸性的使用壽命會更長一些。
離子交換樹脂
三、再生
離子相對濃度高低對樹脂的交換性質會產生很大的影響。當水溶液中氫離子的濃度相當大時，鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂中的鈣離子或鎂離子，可與氫離子進行交換，重新成為氫型陽離子交換樹脂。換言之，交換反應也可以反方向進行。由于離子交換過程是可逆的，因此當交換樹脂交換了一定量的離子后，可用相對濃度較高的氫離子再取代下來，使之一再重復被循環使用，這種作用稱為再生。其反應式如下：(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+當氫型樹脂中的氫離子，都被其它硬度離子交換后，這些樹脂就沒有軟化水質作用，此時之狀態稱為飽和狀態。再生操作主要目的就是將已經達到飽和狀態的樹脂，利用再生劑洗出所交換來的陽離子，讓樹脂重新再回復到原有的交換容量，或所期望的容量程度，或原有的樹脂型態等。無論是強酸性或弱酸性陽離子交換樹脂，都可以使用稀硫酸或稀鹽酸作為再生劑，但一般認為以稀硫酸作為再生劑，效果可能會好一些。因為樹脂若吸附有機物的話，稀硫酸較稀鹽酸更能解析出有機物，所以一般工藝多采用稀硫酸為再生劑。不過實際應用時，可能因為硫酸的取得較為困難，所以多使用鹽酸作為再生劑居多。
離子交換樹脂
四、影響再生特性的主要因素
氫型樹脂的再生特性與它的類型和結構有密切關系，強酸性氫型樹脂的再生比較困難，需要的再生酸液的劑量比理論值高許多，而且必須較長的接觸時間。相形之下，弱酸性氫型樹脂的再生則比較容易，需要的再生酸液的劑量僅比理論值高一些，也不需要長的接觸時間。一般認為，在硫酸或鹽酸的用量為其總交換容量的二倍時，每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間是：強酸性約30~60分；弱酸性約30~45分。此外，氫型樹脂的再生特性也與它們的「交聯度」有關。所謂交聯度乃是定量樹脂中所含的交聯劑(如苯乙烯)的質量百分率。通常交聯度低的樹脂，其特征是聚合密度較低，內部空隙較多，網孔大，對水的溶脹性好，但對離子選擇較弱，交換反應速度快，較易再生，因此每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間較短。反之，交聯度高的樹脂，則需要較長再生酸液與樹脂接觸的時間。無論強酸性或弱酸性氫型樹脂的「交聯度」均可以在制造時控制。由于氫型樹脂的網孔不僅提供了良好的離子交換條件，而且也像活性碳一般，能產生分子吸附作用，也可能吸附各種有機物，因此容易受到有機物污染，而影響其操作效率，也使得其再生操作發生困難。如果樹脂在使用過程中，吸附了有機物，特別是大分子有機物，再生接觸時間必須更久，而且通常要提高溫度(70~80℃)才能除去大部分有機物，以免其效能降低太快，同時在高溫下操作，也可以加速再生反應時間，使浸泡接觸時間得以因而縮短。在這方面應用的再生劑，以硫酸較佳，理由是硫酸在加熱時相當安定，鹽酸則可能會產生有毒的氯化氫氣體。
