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大孔陽離子交換樹脂的反應(yīng)與再生問題剖析
2023-6-24 閱讀(152)
| 提 供 商 | 天津市津達正通環(huán)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(shù) | 8次 | |
| 資料類型 | JPG 圖片 | 瀏覽次數(shù) | 152次 |
大孔陽離子交換樹脂的反應(yīng)與再生問題剖析
產(chǎn)品名稱： | D001大孔型強酸性陽離子交換樹脂 | |
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產(chǎn)品簡介： | D001是在大孔結(jié)構(gòu)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(jié)水凈化，廢水處理和重金屬的回收,有機催化反應(yīng)等領(lǐng)域。 | |
理化性能指標(biāo)： | 指標(biāo)名稱 | 指標(biāo) |
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： | 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(zhì)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(shù) ： | ≤1.70 | |
磨后圓球率 ： | ≥90 | |
使用參考指標(biāo)： | 指標(biāo)名稱 | 指標(biāo) |
pH范圍 | 1-14 | |
高使用溫度 ℃ | Na:120 H:100 | |
轉(zhuǎn)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(nèi)含有一定量的水份，在運輸及貯存過程中應(yīng)盡量保持這部分水份。如果貯存過程中樹脂脫了水，應(yīng)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(yīng)保持在5-40℃的溫度環(huán)境中，避免過冷或過熱，影響質(zhì)量。若冬季沒有保溫設(shè)備時，可將樹脂貯存在食鹽水中，食鹽水的
溫度可根據(jù)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(yīng)的物質(zhì)和少量低聚合物，還可能吸著鐵、鋁、銅等重金屬離子。當(dāng)樹脂與水、酸、
堿或其它溶液相接觸時，上述可溶性雜質(zhì)就會轉(zhuǎn) 入溶液中，在使用初期污染出水水質(zhì)。所以，新樹脂在投運前要進行預(yù)處
理。
１、陽樹脂的預(yù)處理
陽樹脂的預(yù)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(yù)處理
其預(yù)處理方法中的第一步與陽樹脂預(yù)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(yīng)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(dāng)遇到金屬離子或其它陽離子，就發(fā)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(dāng)水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當(dāng)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(shù)有密切關(guān)系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數(shù)增加而增加，即價數(shù)越高的陽離子被交換的傾向越大。此外，若價數(shù)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(jīng)常出現(xiàn)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(yīng)的性能，主要由交換容量表現(xiàn)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(dāng)量數(shù)，以mol/g為單位。當(dāng)離子為一價時(如K+)，其毫克當(dāng)量數(shù)即為其毫克分子數(shù)，對于二價(如Ca2+)或更多價離子(如Fe3+)，其毫克當(dāng)量數(shù)即為其毫克分子數(shù)乘以其離子價數(shù)。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?？偨粨Q容量表示每克干樹脂所能進行離子交換反應(yīng)的化學(xué)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(guān)，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(jié)構(gòu)不同(主要是活性基數(shù)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(shù)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(yīng)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(zhì)會產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)水溶液中氫離子的濃度相當(dāng)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(yīng)也可以反方向進行。由于離子交換過程是可逆的，因此當(dāng)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(fù)被循環(huán)使用，這種作用稱為再生。其反應(yīng)式如下：(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+當(dāng)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(zhì)作用，此時之狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。再生操作主要目的就是將已經(jīng)達到飽和狀態(tài)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(fù)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(tài)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(rèn)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(yīng)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(jié)構(gòu)有密切關(guān)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(rèn)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(lián)度」有關(guān)。所謂交聯(lián)度乃是定量樹脂中所含的交聯(lián)劑(如苯乙烯)的質(zhì)量百分率。通常交聯(lián)度低的樹脂，其特征是聚合密度較低，內(nèi)部空隙較多，網(wǎng)孔大，對水的溶脹性好，但對離子選擇較弱，交換反應(yīng)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(lián)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(lián)度」均可以在制造時控制。由于氫型樹脂的網(wǎng)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(chǎn)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(fā)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(yīng)時間，使浸泡接觸時間得以因而縮短。在這方面應(yīng)用的再生劑，以硫酸較佳，理由是硫酸在加熱時相當(dāng)安定，鹽酸則可能會產(chǎn)生有毒的氯化氫氣體。
