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樹脂

2022.09.01
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産[Chǎn]品簡介:

離子交換樹脂的全名(Míng)稱由分類名(Míng)稱[Chēng]、骨(Gǔ)架(或基因)名稱、基[Jī]本名稱組成。○孔○隙結構分凝膠型和大孔型兩種,凡▿具▿有物理[Lǐ]▿孔▿結(Jié)構⋄的⋄稱大孔型樹脂,在◈全◈[Quán]名稱前加“大孔”。分類屬酸性的應[Yīng]在名稱前加“陽”,分類屬堿性的,在名(Míng)稱前加(Jiā)“陰”。如:大孔強∆酸∆[Suān]性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
離子交換樹脂(Zhī)還可以根據其(Qí)基體的(De)種類分為苯乙(Yǐ)烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹[Shù]脂中化學活性基團的[De]種類決定了樹脂的主要(Yào)性質和類别。▾首▾先區(Qū)分為陽離子樹脂◊和◊陰離[Lí]子樹脂兩大類,它們可分别與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離▽子▽樹脂又[Yòu]分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又(Yòu)分為(Wéi)強堿性(Xìng)和弱堿性◊兩◊(Liǎng)類(或再分出中強酸和中(Zhōng)強堿性類)。


産[Chǎn]品應用:

1)水處理
水處理領◈域◈[Yù]離子交換樹脂的需求量(Liàng)很大,約占離子交∆換∆樹脂(Zhī)産量的90%,用于水中的各種[Zhǒng]陰◊陽◊離子(Zǐ)的去除。目前,離子▿交▿換樹脂的*大消耗量是[Shì]用在火(Huǒ)力發電廠的純水處[Chù]理上,其次是原子○能○、半導體、電子工業等[Děng]。
2)食品工業
離子交換樹脂可用(Yòng)于制糖、味精、酒的精制、∆生∆物制(Zhì)品等(Děng)◆工◆業裝置上。例[Lì]如:高果糖漿的制造[Zào]是由玉米[Mǐ]中▿萃▿出澱粉後,再經[Jīng]水解反應,産生葡萄糖與果糖,而後經離[Lí]子交換∆處∆[Chù]理,可(Kě)以[Yǐ]生成高果糖漿。離[Lí]子交(Jiāo)換樹脂在食品工業中的消耗[Hào]▿量▿僅次于(Yú)水處理。
3)制藥行業
制[Zhì]藥工業離[Lí]子交◆換◆樹脂對發展新一代的[De]*素及對原有(Yǒu)*素的質量改良具有◈重◈(Zhòng)要作(Zuò)⋄用⋄。鍊黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中◊藥◊提成等方面有所研究。
4)合(Hé)成(Chéng)化學和石油化學[Xué]工業
在有機合成中常用酸和堿作(Zuò)催[Cuī]化劑進(Jìn)行酯化、水(Shuǐ)解、酯交換、水合等反應。用[Yòng]離子交(Jiāo)換[Huàn]樹(Shù)脂代替無機酸、堿,同樣可進(Jìn)行上述反應,且優點●更●多。如(Rú)樹脂可[Kě]反複使用,産品容◊易◊分離(Lí),反應器不會被腐蝕(Shí),不[Bú]污染環[Huán]境,反應容易控制等。
甲基叔丁[Dīng]基醚(MTBE)的制備,就是[Shì]用大孔型離子交換樹◆脂◆作(Zuò)催化劑,由異丁烯與甲醇反●應●而成,代替了原有的可[Kě]對環境造成嚴重污染(Rǎn)的四◊乙◊(Yǐ)基鉛。
5)環境保護
離子交換◈樹◈脂◆已◆(Yǐ)應用[Yòng]在許多非◈常◈受[Shòu]關注的環境保護(Hù)問題上。目前[Qián],許▿多▿水溶液或非水溶液中含(Hán)有有毒離子或非離子物質,這些可用樹脂進行回收使用。◈如◈◈去◈(Qù)除電鍍廢液(Yè)中的(De)金屬離子,回收電(Diàn)影[Yǐng]制片廢液裡的有用(Yòng)物質等。
6)濕法冶金及其◊他◊
離子(Zǐ)交換樹脂可以從(Cóng)貧鈾(Yóu)礦裡分[Fèn]離、濃縮、提(Tí)純鈾及∇提∇取稀土元素和貴金屬。

物化性質:

離子▽交▽換樹脂▿通▿(Tōng)常制成珠●狀●的小顆粒(Lì),它的尺寸也很重要。樹脂▿顆▿粒較細[Xì]者,反應速度較大,但細顆粒對液體[Tǐ]通過的阻力較▿大▿[Dà],需要較高的◇工◇[Gōng]作壓力;特别是(Shì)濃糖液▿粘▿度高,這○種○影響更○顯○[Xiǎn]著。因此,樹脂顆粒◆的◆大小應選擇适當。如果樹脂粒徑在0.2mm(約為(Wéi)70目)以下,會明顯增大流體通過的阻力,降低流量和生産能力(Lì)。
樹脂顆粒大小的測▾定▾通常用(Yòng)濕篩法(Fǎ),将樹脂在(Zài)充分吸水膨(Péng)脹[Zhàng]後進行篩分,累計其[Qí]在20、30、40、50……目篩網上的留存量,以90%粒子可以●通●過其相對應的篩◊孔◊直徑,稱為樹脂的“有效粒徑”。多[Duō]數[Shù]通用的樹脂産品的有效粒徑在0.4~0.6mm之間。
樹脂顆粒是否均勻以均勻▿系▿(Xì)○數○表示。它是在測定樹脂的“有效粒徑”坐标圖(Tú)上取累[Lèi]計留存[Cún]量為40%粒子,相對應的篩孔直徑與有效粒徑的(De)比例。如一種樹(Shù)脂(IR-120)的有效粒▾徑▾為0.4~0.6mm,它(Tā)在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分[Fèn]别為(Wéi):18.3%、41.1%、及31.3%,則計算得[Dé]均勻系數為2.0。
樹脂的密度
樹(Shù)脂在幹燥時∆的∆密度稱為[Wéi]真密度。濕◊樹◊脂每單位體(Tǐ)積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密◈度◈與它的交聯度和◊交◊(Jiāo)換基團的性質有關[Guān]。通常,交聯度高的樹脂的密度較高,強酸性(Xìng)或(Huò)強堿性樹◈脂◈◇的◇[De]密度高[Gāo]于弱酸或弱堿性者,而(ér)大孔型樹脂的密度則較低。例如,苯乙烯系凝(Níng)膠型強酸陽離子樹脂的真密度為1.26g/mL,▾視▾密度為0.85g/mL;而丙烯酸系凝膠型(Xíng)弱酸陽離(Lí)子樹脂●的●真密度為1.19g/mL,視密(Mì)度為(Wéi)0.75g/mL。
樹脂的溶解性
離◇子◇(Zǐ)交換樹脂(Zhī)應為●不●溶性物◇質◇。但樹脂在合成過程中夾雜的聚合度較低的物(Wù)質,及(Jí)樹(Shù)脂分解生成的▲物▲[Wù]質,會在工作◇運◇行∇時∇溶解出來。交聯度較低和含活[Huó]性基團多的樹脂,溶解▾傾▾向較大。
膨[Péng]脹度:離子交換樹脂含有大量親水(Shuǐ)基▲團▲[Tuán],與水接觸即吸水膨脹。當樹脂中的離子變換時,如(Rú)陽◈離◈子樹脂由H+轉為Na+,陰樹脂由Cl-轉(Zhuǎn)為OH-,都因離◈子◈直⋄徑⋄增◇大◇而發生膨[Péng]脹,增大樹(Shù)脂的體▲積▲。通常,交聯度低的樹脂的[De]膨脹度較大。在設計離子交換裝置時,必須考[Kǎo]慮樹脂的膨脹度,以适應生産運行時樹脂中的▲離▲子轉換發◆生◆的樹脂[Zhī]體積變化。
耐用性[Xìng]:樹脂顆[Kē]粒使用⋄時⋄○有○轉移、摩擦、膨[Péng]脹和收縮[Suō]等變化,長[Zhǎng]期使[Shǐ]用後會有少(Shǎo)量損耗和破◈碎◈,∇故∇(Gù)樹脂要有較高的[De]機械強度⋄和⋄耐磨[Mó]性。通常,交[Jiāo]聯度低的(De)樹脂較易碎裂,但樹脂的耐用性更主◈要◈(Yào)地決定于(Yú)交聯結構的均勻程[Chéng]度及其強[Qiáng]度。如大孔樹脂,具有(Yǒu)較高的交聯度者,結構穩定,能(Néng)耐反複(Fú)再生。

交換容量:

離子交換樹脂進行離子交換反應的[De]性能,表現[Xiàn]在▽它▽(Tā)的“離子交換容量”,即每克幹樹脂或(Huò)每毫升濕◇樹◇脂所能交換的離子(Zǐ)◆的◆毫克當量數,meq/g(幹)或 meq/mL(濕);當離子為▾一▾價(Jià)時[Shí],毫克當量數即∇是∇毫克分子(Zǐ)數(對二價或多價離子(Zǐ),前者為後者乘離子價數)。它又有“總交[Jiāo]換容量”、“工作交換容量”和“再▿生▿交換容◆量◆(Liàng)”等三種表示(Shì)方式。
1、總(Zǒng)交換容量,表示每單位數量[Liàng](重量或體積)樹脂能進行離▾子▾交換反∆應∆的化學基⋄團⋄的(De)總量。
離(Lí)子交∇換∇樹脂塔2、工作交∆換∆容量,表示樹脂在[Zài]某一定條件下的離子交⋄換⋄[Huàn]能力,它與樹脂種類和總交換容量[Liàng],以及具體[Tǐ]工作條件如溶液的組▾成▾、流速、溫●度●等因素有關。
3、再生交換容量,表示(Shì)在一定[Dìng]的再生劑◊量◊條件下所取得的(De)再生樹脂的交換容量,表明樹脂中原有化學基團[Tuán]再生複原的程度。
通[Tōng]常,再生交換容量為總交換容量(Liàng)的50~90%(一般(Bān)控制70~80%),而◈工◈作交換容量為再[Zài]生[Shēng]交換容量的30~90%(對再生樹脂而言),後(Hòu)一比[Bǐ]率亦稱為樹(Shù)脂的(De)利用(Yòng)率。
在實際使用中,●離●子交換樹脂的交換容量包括了吸附容量,但後者(Zhě)所占的[De]比例因樹脂結構不同而異。現仍未(Wèi)能分◊别◊進行計算[Suàn],在具體設計中,需憑經驗數據進行(Háng)修∆正∆,并在實際運行時複核之。
離子樹(Shù)脂交換容量的●測●定一般以無機離子進行。這些離(Lí)子尺寸較小,能自(Zì)由擴散到樹脂體内,與它内部(Bù)○的○全[Quán]部交[Jiāo]換基團起反應。而在[Zài]實際應用時,溶液中(Zhōng)常含有高分子有▲機▲(Jī)物,它們的▲尺▲寸較⋄大⋄,難以[Yǐ]進入樹脂(Zhī)的顯微孔中,因而實際的(De)交換容量會低于▽用▽(Yòng)無機◊離◊子測出的數值。這種情況與樹脂(Zhī)的∇類∇型、孔的結構尺寸及(Jí)所(Suǒ)處理○的○物質有關。


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