离子交换树脂的命名方式:
离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成,位数字代表产品的分类,*二位数字代表骨架的差异,*三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。、*二位
湿离子交换树脂
湿离子交换树脂
数字的意义,见表8-1。
表8-1 树脂型号中的一、二位数字的意义
代号 0 1 2 3 4 5 6
分类名称 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螫合性 两性 氧化还原性
骨架名称 苯乙烯系丙烯酸系 醋酸系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
大孔树脂在型号前加“D”,凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。如D011×7,表示大孔强酸性丙烯酸系阳离子交换树脂,其交联度为7。
国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的个字母),A代表阴离子树脂(A为Anion的个字母),如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂,亦分别代表阳树脂和阴树脂。
离子交换树脂(ionresin)的基体(matrix),制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类,它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应,形成具有长分子主链及交联横链的网络骨
离子交换树脂
离子交换树脂
架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的,丙烯酸系树脂则用得较后。
这两类树脂的吸附性能都很好,但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素,脱色容量大,而且吸附物较易洗脱,便于再生,在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质,善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。因此,糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可充分发挥两者的长处。
树脂的交联度,即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数,对树脂的性质有很大影响。通常,交联度高的树脂聚合得比较紧密,坚牢而耐用,密度较高,内部空隙较少,对离子的选择性较强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但在工作时的膨胀性较大,机械强度稍低,比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树脂的交联度一般不**8%;单纯用于吸附无机离子的树脂,其交联度可较高。
除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外,离子交换树脂还可由其他**单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。
离子交换树脂的使用说明
离子交换树脂的使用说明 一、贮存与运输 离子交换树脂一般是在充分膨胀、湿润的球粒状态下供应,在贮存、运输过程中要保持包装完好无损,避免树脂脱水、冻裂及污染。不能露天存放,存放处的温度为0—40℃,当存放处温度稍低于0℃时,应向包装内加入澄清的饱和食盐水,浸泡树脂。此外,当存放处温度过高时,不但使树脂易于脱水,还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水,使用时不能直接加水,可用澄清的饱和食盐水浸泡,然后再逐步加水稀释,洗去盐分,贮存期间应使其保持湿润。 二、脱水树脂复苏 树脂干燥失水是大危险之一,失水树脂用10%食盐水浸泡1—2小时,然后稀释,再投入使用,以防止树脂水合急剧膨胀而破损。 三、树脂鉴别 使用单位存放树脂和填装时发生混淆,必须鉴别,确认后,投入装置,以充分发挥树脂的工作性能。 1、鉴别001×7和201×7两种树脂,可以利用湿真密度不同而区别,取一点树脂放入饱和食盐盐水中,浮在上面的是201×7阴树脂,下沉的则是001×7阳树脂。 2、鉴别强弱型阳树脂,一是外观,强酸性阳树脂为棕,弱酸性阳树脂为乳白色或淡,二是用转型膨胀率判断,阳树脂用盐酸转为H型,再用烧碱转为Na型,是其体积膨胀,弱酸性树脂明显大于强酸性树脂。 3、鉴别强弱型阴树脂,可以利用加酚酞的氢氧化钠浸泡10min,用无离子水洗净后,强型阴树脂呈紫色,大孔强型阴树脂呈粉红色,弱型阴树脂不变色。 四、树脂预处理 将准备装柱使用的新树脂,先用热水(清洁的自来水也可)反复清洗,阳离子交换树脂可用70—80℃的热水,阴离子交换树脂的而热性能较差一些,可用50—60℃热水。开始浸洗时,每隔15分钟换水一次,浸洗时要不时搅动,换水4—5次后,可隔约30分钟换水一次,总共换水7—8次,浸洗至浸洗水不带褐色,泡沫很少时为止。 水洗后,再经酸碱处理,阳离子交换树脂可按下述步骤处理: 1、用1N盐酸缓慢流过树脂,用量约为强酸阳树脂体积的2—3倍,弱酸阳树脂体积的3—5倍,每小时1.5倍床层体积流过。 2、用水冲洗,出水PH为5左右,用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂,流速与1相同。 3、用1NNaOH流过树脂,用量及流速与1相同。 4、用水冲洗至出水PH为9左右。 5、用1N盐酸或硫酸,将树脂转成H-型,用量为树脂体积的3—5倍,流速与1相同。 6、酸流完后,用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时,即可投入使用。 对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序,可采用碱→酸→碱次序,酸、碱用量及流速,与阳树脂相对应,弱碱阴树脂与弱酸阳树脂相对应。 五、离子交换树脂的处理 1、铁污染:树脂被铁污染后,颜色变深甚至发黑,可以用二倍树脂体积10%的盐酸,以约0.6m/h流速通过树脂层,然后用同样流速40℃的清水清洗,后用过量的NaOH再生(阳树脂)。 2、硅污染:被树脂吸附的硅酸,在低PH的条件下,容易聚合为高聚物沉淀于树脂中,可用40—50℃,6%—8%NaOH溶液浸泡,再用清水洗,为避免硅污染,应适当提高再生剂的浓度和温度。
3、**物污染:阴树脂很容易被水中的**物污染,使树脂变色发黑,水的电导上升,PH值下降,降低,这样可用10倍树脂体积,温度为40℃的8%的NaCl和4%的NaOH混合液,以0.6m/h的流速通过树脂层,或采用浸泡24h,可获得较好的复苏效果。 新树脂的处理和贮存 一、新树脂的处理 离子交换树脂的工业产品中,常含有少量低聚合物和未参与聚合或缩合反应的单体。当树脂与水、酸、碱或其他溶液接触时,上述物质就会转入溶液中,影响出水水质。除了这些**物外,树脂中还往往含有铁、铅、铜等无机杂质。因此,在对水质要求较高的时候,新树脂在使用前必须进行处理,以除去树脂中的可溶性杂质。 新树脂在用药剂处理前,必须首先用水使树脂充分膨胀。然后,对其中的无机杂质(主要为铁的化合物)可用稀盐酸除去;**杂质可用稀氢氧化钠溶液除去。但如果树脂在运输或贮存过程中脱了水,则不能将其直接放入水中,以防止树脂因急剧膨胀而破裂,应先把树脂放在10%食盐水中浸泡一定时间后,再用水稀释使树脂缓慢膨胀到大体积。 热力发电厂中用作水处理的树脂量都比较大,所以宜在离子交换设备中进行处理。具体的处理方法如下: 1、脱水树脂的食盐水处理 将树脂装入交换器中,用大于树脂体积的10% NaCl溶液浸泡树脂1~2h。浸泡完后放掉食盐水,用水冲洗树脂,直至排出的水不呈为止,然后好再进行反洗。以除去混在树脂中的机械杂质和细碎树脂粉末。 2、阳树脂的预处理 将阳树脂浸泡于2%~4%NaOH溶液中,经4~8h后进行小流量反洗,至排水澄清、耗氧量稳定为止,然后再浸泡于5%HCl溶液中,经4~8h后进行正洗,至排水Cl-含量与进水相接近为止。 3、阴树脂的预处理 将阴树脂浸泡于5%HCl溶液中,经4~8h后,用氢离子交换器出水进行小流量反洗,至排水Cl-含量与进水相接为止。然后再用4% NaOH溶液浸泡,经4~8h后进行正洗,至排水接近中性为止。 新树脂经上述处理后,它的稳定性会显著提高。 二、树脂的贮存 如需长期贮存树脂时,好把树脂转变成盐型,并浸泡在水中。如贮存过程中树脂脱了水,也应先用浓(如10%)食盐水浸泡,再逐渐稀释,以免树脂急剧膨胀而破碎。 树脂在贮存处和运输过程中的温度不宜过高或过低,一般高应不**过40℃;低不得在0℃以下,以免冻裂。如冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水的浓度可根据具体气温条件而定。 三、树脂的鉴别和分离 1、树脂的鉴别 在实际工作中,往往需要判别树脂的种类,现介绍一种简单的鉴别方法如下: 步区分阳树脂和阴树脂。 1)取树脂样品2mL,置于30mL的中,用吸管吸去树脂层上部的水。 2)加入1mol/L HCl5mL,摇动1~2min,将上部清液吸去,这样重复操作2~3次。
3)加入纯水清洗,摇动后,将上部清液吸去,重复操作2~3次,以除去过剩的HCl。 经上述操作后,阳树脂转变为H型,阴树脂转变为Cl型。 4)加入已酸化的10% CuSO4(其中含1% H2SO4)5mL,摇动1min,放置5min。如树脂呈浅绿色,即为阳树脂,如树脂不变色则为阴树脂。 H型强酸性阳树脂与Cu2+交换转变成Cu型树脂而呈浅绿色。H型弱酸性阳树脂由于羧基和Cu2+能形成牢固的共价键,即使在酸性溶液中也能转变为Cu型树脂,所以也呈浅绿色。强碱性阴树脂与Cu2+无作用,因此不变色,弱碱性阴树脂可以和Cu2+络合,也呈浅绿色,但在酸性溶液中不能和Cu2+络合,将CuSO4 溶液酸化,就是为了防止弱碱性阴树脂与Cu2+络合,干扰对阳树脂的鉴别。 由于弱酸性阳树脂的交换速度较慢,因此加CuSO4后,需放置一些时间,再进行观察。 第二步,区分强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂。 经步处理后的树脂如显浅绿色,则用纯水充分清洗后,加5mol/L NH3·H2O溶液2mL,摇动1min,再用纯水充分清洗。如树脂转为深蓝色,则为强酸性阳树脂;如树脂颜色不变,则为弱酸性阳树脂。 之所以认定转为深蓝色的树脂为强酸性树脂,是因为加NH3·H2O后,强酸性阳树脂颗粒中的Cu2+成为铜氨络离子[Cu(NH3)42+],并仍被强酸性阳树脂吸着,因而使树脂呈深蓝色 [Cu(NH3)42+为深蓝色]。弱酸性阳树脂中的Cu2+不转成Cu(NH3)42+ ,所以树脂仍为浅绿色。 第三步,区分强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。经步处理后,不变后的树脂即为阴树脂,再进行如下操作: 1)加入1mol/L NaOH 5mL,摇动1min后,用倾泻法充分清洗。如入NaOH是使阴树脂转成OH型,并清洗除去过剩的NaOH。 2)加入酚酞5滴,摇动1min,用纯水充分清洗,如树脂呈红色,则为强碱性阴树脂,这是由于OH型强碱性阴树脂能电离子OH-,充填在树脂颗粒的网孔中,因而呈强碱性,当酚酞渗入网孔中时,遇碱即显红色。弱碱性树脂由于电离的OH-少,碱性弱,所以酚酞渗入网孔时不变色。 第四步,确定弱碱性树脂。 加入酚酞后,树脂不变色,应为弱碱性阴树脂,为了进一步加以肯定,操作如下: 1)加入1
阴离子交换树脂的基本
弱碱型阴离子交流树脂: 这类树脂富含弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂在大都状况下是将溶液中的全部别的酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下作业。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。 3 . 对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的通常次序为: SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH- 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的通常次序如下: OH-> 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3- 注意事项 修改 坚持水分 离子交流树脂富含必定水份,不宜露天寄存,储运过程中应坚持湿润,避免风干脱水,使树脂破碎,如储存过程中树脂脱水了,应先用浓食盐水(25%)浸泡,再逐渐稀释,不得直接放入水中,避免树脂急剧胀大而破碎。 坚持温度 冬天储运运用中,应坚持在5-40℃的温度环境中,避免过冷或过热,影响质量,若冬天没有保温设备时,可将树脂储存在食盐水中,
离子交换树脂交换能力依其交换能力特征可分:
1. 强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
这类树脂含有强碱性基团,如季铵基(亦称胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。
2. 弱碱型阴离子交换树脂: 这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
3 . 对阴离子的吸附
强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为:
SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下:
OH-> 柠檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3-
注意事项编辑
保持水分
离子交换树脂含有一定水份,不宜露天存放,储运过程中应保持湿润,以免风干脱水,使树脂破碎,如贮存过程中树脂脱水了,应先用浓食盐水(25%)浸泡,再逐渐稀释,不得直接放入水中,以免树脂急剧膨胀而破碎。
保持温度
冬季储运使用中,应保持在5-40℃的温度环境中,避免过冷或过热,影响质量,若冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水浓度可根据气温而定。
杂质去除
离子交换树脂的工业产品中,常含有少量低聚合物和未参加反应的单体,还含有铁、铅、铜等无机杂质,当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时,上述物质就会转入溶液中,影响出水质量,因此,新树脂在使用前必须进行预处理,一般先用水使树脂充分膨胀,然后,对其中的无机杂质(主要是铁的化合物)可用4-5%的稀盐酸除去,**杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去,洗到近中性即可。如在医药制备中使用,须用浸泡处理。
定期活化处理
树脂在使用中,防止与金属(如铁、铜等)油污、**分子微生物、强氧化剂等接触,免使离子交换能力降低,甚至失去功能,因此,须根据情况对树脂进行不定期的活化处理,活化方法可根据污染情况和条件而定,一般阳树脂在软化中易受Fe的污染可用盐酸浸泡,然后逐步稀释,阴树脂易受**物污染,可用10%NaC1+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗,必要时可用1%双氧水溶液泡数分钟,其它,也可采用酸碱交替处理法,漂白处理法,酒精处理及各种灭菌法等等。
新树脂预处理
新树脂的预处理:离子交换树脂的工业产品中,常含有少量低聚物和未参加反应的单体,还含有铁、铅、铜等无机杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时,上述物质就会转入溶液中,影响出水质量。因此,新树脂在使用前必须进行预处理。一般先用水使树脂膨胀,然后,对其中的无机杂质(主要是铁的化合物)可用4-5%的稀盐酸除去,**杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去洗到近中性即可。
树脂型号规格
110* 弱酸性丙烯酸系
阳离子交换树脂 -COOH (a)≥12(H型)
(b)≥4(H型) (美)Amberlite IRC-84 水处理,电镀含镍废水处理以及制药工业等。
D151* 大孔弱酸丙烯酸
系阳离子交换树脂 -COOH (a)≥9.5(H型)
(b)≥3(H型) (美)Amberlite IRC-72 水处理,制药工业,食品制糖工业等。
D152* 大孔弱酸丙烯酸
系阳离子交换树脂 -COOH (a)≥9.5(H型)
(b)≥3(H型) (法)Duolite C-464 水处理,三废酸碱中和,制药、食品制糖等。
D113* 大孔弱酸丙烯酸
系阳离子交换树脂 -COOH (a)≥10.8(H型)
(b)≥4.2(H型) (德)Lewatit CNP 80 水处理及废水处理,回收贵金属,抗菌素提纯分离。
DLT* 大孔苯乙烯系膦酸树脂 -CH2PO(OH)2 (a)≥7.0
(b)≥2.4 - 在浓中除铁离子,对三价铁离子选择性好。
+全交换量:(a) 毫摩尔/克(干) (b) 毫摩尔/毫升(湿)
树脂结构:Acrylic-DVB
树脂结构:DLT: Sryrene-DVB