年产500吨磷酸树脂车间工艺设计(10)
两性功能基团离子交换树脂与常规树脂的主要区别在于其同时具有酸碱两种功能基团。由于该种树脂中两种功能基距离很近（≤10nm），中和了部分电荷，所以与溶液中相反电荷离子吸着力微弱，用水即可使树脂再生[27] ， 不必使用酸、碱，从而大大降低了再生剂用量。 根据酸性和碱性基团的强弱性组合不同，两性树脂可分为强酸强碱、强酸弱碱、强碱弱酸和弱酸弱碱型四类，其中每一类又可以按照能否形成内盐分为几种不同的类型。不同的两性树脂的合成方法有所不同。例如，可以形成内盐的强碱弱酸型树脂的合成可以采用悬浮聚合法，也可以采用前文介绍过的互贯聚合法。而不能形成内盐的强碱弱酸树脂在合成时需要采用适当技术使阴阳基团隔开[28]。内盐键的形成与否和强度大小还会影响树脂的结构和对电解质的吸附性能。 目前，两性树脂主要用于大分子与小分子电解质的分离[29]，如离子隔膜碱中去除硫酸根、蛋白质的分离提纯和脱盐等，也可以用于常规水处理[30]、聚丙烯腈纺丝废水及含锌废水处理[31]等方面。 3.3核级离子交换树脂 核级离子交换树脂是指能够应用于核电站一回 路、二回路放射性水处理及核废料处理的离子交换树脂。其中核级混床树脂由核级阳树脂和核级阴树脂按不同比例混合而成，主要用于核电站一回路、二回路冷却剂及废液的脱盐、净化和精处理，以及放射性元素的脱除净化和核废料的回收。应用于核电站一回路水处理系统的核级树脂对再生转型率、抗辐照分解能力、机械强度及高温稳定性有很高要求。核级树脂指标规范见表4。 我国核电厂建设起步较晚，数量较少，核电厂一回路的离子交换树脂需求并不大，目前这部分市场大部分被国外离子交换树脂厂家（如陶氏公司）所垄断。随着我国核电事业的发展，可以预见核电厂对高品质的离子交换树脂的需求将会越来越大，这将 是一个极有发展潜力的市场。另外， 核电事业的发展对一个国家的综合实力和国计民生有着至关重要 的影响。因此，加强对核级树脂的研究与开发，生产出可以与国外产品媲美的核级树脂除了具有可观的经济效益，从某种程度上，还具有重大的战略意义。 目前我国国内的离子交换树脂厂商中具有核级树脂生产资质的仅有浙江争光实业股份有限公司一家。上海交通大学的陶钧[32]研究了由该厂采用西安
热工研究院提供的技术生产出的新一代核级树脂在 秦山核电站的试用情况，并证明了该核级树脂运行稳定、放射性核素及杂质离子去除效果明显且抗辐照性能好，其理化性能完全满足秦山核电站对离子交换树脂的要求。 3.4凝胶型碳黑阳离子交换树脂 凝胶型碳黑阳离子交换树脂，主要与强碱性阴树脂配套用于混床系统纯水、高纯水的制备。其深黑色外观与阴树脂有十分明显的色差，可以明显观察到再生前反洗时阴阳树脂是否已完全分层及再生后阴阳树脂的混合情况，便于现场水处理工作人员针对实际情况采取不同的操作，降低清洗水耗，提高周期制水量。 3.5变色树脂 变色树脂是一类带有指示剂的阳离子交换树脂或阴离子交换树脂。它既能与水中的阳离子或阴离子进行交换反应，又因为其再生型和失效型时的颜色具有明显色差，非常便于分辨，从而便于现场人员的操作控制。其中，变色阳树脂主要可以用来监测蒸汽和凝结水处理混床出水的阳电导率。树脂装填于小型交换柱中，水中微量的矿物质被树脂交换转化为酸，大大提高了监测水中阳离子的灵敏度。当树脂失效时变成另一种颜色，明显的指示出交换柱的工作状态。另外，变色阳树脂还可以与变色阴树脂或普通强碱性阴树脂配套装于小直径的透明混床交换柱中，作为带指示剂的混床树脂，用于电厂汽轮机内冷水的监测，并可以用于电子仪表工业和食品、医药工业等领域。 4发展方向和前景 离子交换树脂作为一种具备选择吸附和交换功能的特殊的高分子化合物，已经在工业农业加工制造业等各个领域发挥了重要的作用。可以预见，随着各行业不断发展和科技水平的不断进步，离子交换树脂将在未来发挥更加重要的作用。因此，准确预测未来的发展方向对于我国离子交换树脂生产者和消费者来说有着重要意义。 4.1合成工艺先进化 目前我国离子交换树脂的常规合成工艺水平与国外相当，但在新型合成工艺方面与国外相比仍存 在一定差距。例如，为了弥补悬浮聚合的不足，国外采用了先进的全自动喷射法合成技术。采用这种技术的白球得率高且粒度均匀。但是这种方法在国内还未实施，也未见有相关文献报道。我国离子交换树脂要想切实改善产品性能提高产品质量，进一步增强国际竞争力，研究和推广先进的合成工艺是不可或缺的前提条件。 4.2性能质量规范化 在离子交换树脂领域，我国现有国家标准、化工标准和电力行业标准三个层次的标准规范[33]，其内容涉及离子交换树脂的分类、命名、各性能指标测定方法、验收标准及报废标准等。随着新型树脂的出现及生产实际对于离子交换树脂要求的提高，各标准也将逐步完善，某些特殊离子交换树脂（如核级离子交换树脂、食品级离子交换树脂等）的验收、性能测定及报废标准等有待逐一制定。总体来说，我国离子交换树脂的生产、使用将趋于标准化，其性能、质量也将趋于规范化。 4.3应用技术自动化 设备控制自动化是当今各行业的发展方向，离子交换树脂的应用也不例外。这里的自动化包括两个方面，即树脂生产的自动化和树脂应用技术的自动化。采用可编程的控制技术，加强树脂生产应用技术与设备自动化的相互整合，提高离子交换树脂生产应用的自动化控制程度将在很大程度上拓宽我国离子交换树脂的应用范围，提高离子交换树脂使用的效率。国内在树脂生产的自动化控制方面已经有了一定的研究成果，例如，姚汉龙[34]利用DCS系统和适当的阀门仪表等对环氧树脂的生产装置自动化控制系统进行了改进。 4.4离子交换树脂市场前景 离子交换树脂市场规模越来越大。离子交换树脂除了继续在常规应用领域（如工业水处理、饮用水净化和食品工业等）继续发挥重要作用外，也开始向高端科技领域渗透和发展。例如，在“神州五号”、“神舟吹冰号”载人宇宙飞船和“嫦娥一号”探月卫星工 程中，哈尔滨晶体管厂负责提供军用电子元器件，而浙江争光实业股份有限公司提供的ZGER树脂则为哈尔滨晶体管厂制得了高纯度的电子级生产用水。 目前国内树脂总产能已能够满足国内市场，而在未来需要更多的国内厂家积极开拓并占领国际市场。与此同时，来自国外树脂生产商的压力将迫使国内厂家提高生产效率和产品质量，这种良性竞争将给离子交换树脂市场注入新的活力和生机。因此，可以预见离子交换树脂的市场前景将会很广阔，未来的3~5年将是世界（包括中国）离子交换树脂行业又一个巨变的时期。
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