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樹脂

大(dà)
2022.09.01
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産品簡介:

離子交換樹脂的全名稱由分類(lèi)名(míng)稱(chēng)、骨架(或基因)名稱、基(jī)本名稱組成。孔隙結構(gòu)分凝膠(jiāo)型和大孔(kǒng)型兩(liǎng)種,凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂,在全(quán)名稱前加“大孔”。分類屬(shǔ)酸性的應在名稱前加“陽”,分(fèn)類屬堿性的,在名稱前加“陰”。如:大孔強酸(suān)性苯乙烯系陽離子交換樹脂(zhī)。
離子交換(huàn)樹脂(zhī)還可以根(gēn)據其基體(tǐ)的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂(zhī)。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂(zhī)的主要性質和類别。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分别與溶液(yè)中的陽離(lí)子和陰離(lí)子進(jìn)行離子交換。陽離子樹脂又(yòu)分為強(qiáng)酸性和弱(ruò)酸性(xìng)兩類(lèi),陰離子樹(shù)脂又分為強堿性和弱堿性兩類(或再分出中強酸和中強堿性類)。


産品應用:

1)水處理
水處理領域(yù)離子交換樹脂(zhī)的需求量很大,約占離子交換(huàn)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(lí)子交(jiāo)換樹脂的*大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上,其次(cì)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、生物制品等工業裝置上。例如:高果糖漿的制造是由玉米中萃出澱粉後,再經水解(jiě)反應,産生葡萄糖與果(guǒ)糖,而後經離子交換處理,可以生成高果糖漿。離(lí)子交換樹脂在食品工業中的消(xiāo)耗量僅次于水處理(lǐ)。
3)制藥行業
制(zhì)藥工業離(lí)子交換樹脂對發展新一代的*素及對原有*素的質量改良(liáng)具有重要作用。鍊黴素的開發成功即是突(tū)出的例子(zǐ)。近年還在中藥提成等方面有所研究。
4)合成化學和石油化學工業
在有機合成中常用酸和堿作催(cuī)化劑進行酯化(huà)、水(shuǐ)解、酯交換、水合(hé)等反應。用(yòng)離子交換樹脂代替無機(jī)酸、堿,同樣可進行(háng)上述反應,且優點(diǎn)更多。如樹脂可反複使用,産品容易(yì)分離,反應器不會(huì)被腐蝕,不(bú)污染環境,反應容易控制等(děng)。
甲基叔丁基(jī)醚(MTBE)的制備,就是用大孔型離子交換樹(shù)脂作催化劑,由異丁烯與甲醇反應而成,代替了原有的可對(duì)環境造成(chéng)嚴重污染(rǎn)的四乙基鉛。
5)環境保護
離子交換樹脂已(yǐ)應用在許多非常受關注的環境保護(hù)問題上。目前,許多(duō)水溶液或非水溶液中含(hán)有有毒離(lí)子或非離子物質,這些可用樹脂進(jìn)行回收使用。如(rú)去(qù)除電鍍廢液中的(de)金屬離子,回收電影制片廢液裡的(de)有用物質等。
6)濕法冶金及其他
離子(zǐ)交換樹脂可以從貧鈾礦裡分(fèn)離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴(guì)金屬。

物化性質:

離子交換樹脂通(tōng)常制成珠狀的小顆(kē)粒,它的尺寸也很重要。樹脂顆(kē)粒較細者,反應速度較大,但細顆粒對液(yè)體(tǐ)通過的阻力較大(dà),需要較高的工作壓力;特别是濃糖(táng)液(yè)粘度高,這種影響更顯著。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70目)以下,會明顯增大流體通過的阻力,降低流(liú)量和生産能力。
樹脂顆粒大小的測定通常用濕篩法,将樹脂在(zài)充分吸水膨(péng)脹後進(jìn)行篩分,累計其(qí)在20、30、40、50……目篩網上的留(liú)存量,以90%粒子可以通過其相對應的篩孔直徑,稱為(wéi)樹(shù)脂的“有(yǒu)效粒徑”。多數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(jun1)勻以均勻系(xì)數表示。它是在(zài)測定樹(shù)脂的“有效粒(lì)徑”坐标(biāo)圖上取累(lèi)計留存量為40%粒子(zǐ),相對應的篩孔直徑(jìng)與有效粒徑的比例。如(rú)一種樹(shù)脂(IR-120)的有效粒徑為0.4~0.6mm,它在20目(mù)篩、30目篩及40目篩(shāi)上留存粒子分别為(wéi):18.3%、41.1%、及31.3%,則計算得均勻系數(shù)為2.0。
樹脂的密度
樹脂在幹燥時的密度稱為真密度。濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密(mì)度與它的交聯度和交換基(jī)團的性質有關。通常,交(jiāo)聯度高的樹脂的密度較高,強酸性或(huò)強堿性樹脂的密度高于弱酸或弱堿性者,而大孔型樹脂的密度則較低。例(lì)如,苯乙烯系凝膠型(xíng)強酸陽(yáng)離子樹脂的(de)真密度為1.26g/mL,視密度為(wéi)0.85g/mL;而丙烯酸系凝膠型弱酸陽離子樹脂(zhī)的真密(mì)度為1.19g/mL,視密(mì)度為0.75g/mL。
樹脂的溶解性
離子交換樹脂(zhī)應為不溶(róng)性物(wù)質。但樹脂在合成過程中夾雜的聚合度較低的物質,及(jí)樹脂(zhī)分解生成的物質,會在工作運行時溶解出來。交聯度(dù)較低和含活(huó)性基團多的樹脂,溶解傾(qīng)向較大。
膨(péng)脹度:離子交換樹脂含有大量(liàng)親水(shuǐ)基團(tuán),與水接觸(chù)即吸水膨脹。當樹脂中(zhōng)的離子變換時,如陽離子樹脂由(yóu)H+轉為Na+,陰樹脂由Cl-轉為OH-,都因離子直徑(jìng)增大而發生膨脹,增大樹脂的體積。通常,交聯(lián)度低的樹脂的(de)膨脹度較(jiào)大。在設計離子交換裝置時,必須考慮樹脂的膨脹度,以适應生産運行時樹脂中的離子轉換發(fā)生的樹脂(zhī)體積變(biàn)化。
耐用性:樹脂顆粒使用時有轉移、摩擦、膨(péng)脹和收縮等變化,長期使用後會有少量損耗和破(pò)碎,故樹脂要有較高的機械強度和耐磨(mó)性。通常,交聯度低的樹脂較易碎裂,但樹脂的耐(nài)用性(xìng)更主要(yào)地決定于交聯結構的均勻(yún)程度及其強度。如大孔樹脂,具有較高的交聯度者,結(jié)構穩定,能耐反複(fú)再生。

交換容量:

離(lí)子交(jiāo)換樹脂進行離子交換反應的性能,表現在它的“離子交換容量”,即每克幹樹脂或每毫升濕樹脂所能(néng)交換的離子的毫克當量數,meq/g(幹)或 meq/mL(濕(shī));當離子為一價時(shí),毫克當量數即是毫克分子(zǐ)數(對二價或多價離子,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”等三種表示方式。
1、總交換容量(liàng),表示每單位數量(重量或體積)樹脂能進行離子交換反應的(de)化學基團(tuán)的總量。
離子交換樹脂塔2、工作交換容量,表示樹脂在(zài)某一定條件(jiàn)下的離子交換(huàn)能力,它與樹(shù)脂種類(lèi)和總交換容量,以及(jí)具體工作條件如溶液的組(zǔ)成、流速、溫度(dù)等因素有關。
3、再(zài)生交換容量,表(biǎo)示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹脂的交換容(róng)量,表明樹脂中原有化學基團(tuán)再生複原的程度。
通常,再生交換容量為總交換容量的50~90%(一般(bān)控制70~80%),而工作交換容(róng)量為再生交換容量(liàng)的30~90%(對再生樹脂而言),後一比率亦稱為樹(shù)脂的利用(yòng)率。
在實際使用中,離子交換樹(shù)脂的交換容(róng)量(liàng)包括了吸附容量,但後者所占的比例因樹脂結構不同而異。現仍未(wèi)能分别進行計算,在具(jù)體設計中,需憑經驗數據進行修正,并在實際運行時複核之。
離子樹脂交換容量的(de)測定一(yī)般以無機(jī)離子進行。這些離子尺寸較小,能自由擴散到樹脂體内,與它内部(bù)的全部交換基團起反應。而在實際應(yīng)用時,溶液中常含有高分子有機物,它們的尺(chǐ)寸較大,難以進入樹脂的顯微孔中,因而實際的交換容量會低(dī)于用(yòng)無機離子測出的數值(zhí)。這種情況與樹脂的類型、孔的結構尺(chǐ)寸及所處理的物質有關。


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