年产500吨磷酸树脂车间工艺设计(5)
1.2.4离子交换树脂的应用
1. 树脂的密度 树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。 干真密度=干树脂重/干树脂颗粒的体积g/cm³. 湿密度又分湿真密度和湿视密度。 (1)湿真密度一。是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒的空隙)的比值(g/ cm³,不同类型树脂，湿真密度不同。 湿真密度=湿树脂重/湿树脂颗粒的体积g/cm³ 即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同，此值一般在1.04~1.3之间，阳树脂常比阴树脂湿真密度大。湿真密度在双层床工艺过程中与树脂的分层效果有关，见表3_2。 (2)湿视密度。湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。 湿视密度=湿树脂质量/湿树脂的堆积体积g/cm³} 树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。交联度高的树脂密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性，大孔型树脂的密度则较低。例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1. 26g/mL,视密度为0. 85g/mL;丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1. 19g/mL，视密度为0. 75g/mL。. 此值一般在0.60~0.85之间，实际采用湿视密度(堆积密度)来计算离 子交换器内填充树脂的质量。 树脂的热稳定性与构成树脂结构中的各部分成分密切相关。钠型树脂比氢型、氢氧型都稳定。如钠型聚苯乙烯树旨，能在120℃下使用，而其氢型只能在，100℃以下使用。强碱性聚苯乙烯树脂可在60℃下使用。带有经基的酚醛阴树脂只允许在30℃下长期使用。提高水温能同时加快内扩散和膜扩散，离子交换设备运行时，一般水温保持在20~40℃。 (2)化学稳定性。 1)耐酸碱性能。一般无机离子交换剂是不耐酸碱的，只能在pH≤8.5条件下使用。有机合成强酸、强碱性树脂可在pH=1~14中使用。弱酸阳树脂可在pH >4时使用，弱碱阴树脂应在pH＜9时使用。一般树脂的抗酸性优于抗碱性。 2)抗氧化性能。各种氧化剂如氯、次氯酸、双氧水、氧、臭氧等会对树脂有不同程度的破坏作用，在使用前需要除去。不同类型的树脂，受到损坏的程度不同。就其抗氧化的能力来讲，交联度高的树脂优于交联度低的树脂;聚苯乙烯类树脂优于丽醛阴树脂只允许在30℃下长期使用。提高水温能同时加快内扩散和膜扩散，离子交换设备运行时，一般水温保持在20-40℃。 2.树脂的选择性 树脂对溶液中不同的离子具有不同的亲和能力，对亲和能力强的离子优先选择，和它结合力强使之不易泄漏。但由于结合牢固，再生 时，该离子被置换下来就很困难。树脂对离子亲和能力的差异，取决于两个方面。 一是树脂自身的性能，尤其是自身的交联度。交联度越大，对离子的选择性就越大，其亲和能力就越强。反之就越弱。 强酸阳离子交换树脂对溶液中价数越高的离子，亲和能力越强。在同价数离子中，原子序数越大，亲和能力就越强。对阳离子的吸附，高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序为 Fe3+>Al3+ >Ca2+ >Mg2+>K+≈NH+＞Na+ >H+ (2)弱酸阳离子交换树脂对氢离子选择能力特别强，对多价离子的选择能力也优于低价离子，其顺序为 H+ >Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >K+≈NH+4>Na+ 强碱阴离子交换树脂的选择性是随溶液中阴离子的价数增加而增大。强碱性阴离子树脂对无机酸的吸附顺序为 SO2-4>NO-3>Cl->OH->HCO-3>HSiO-3 弱碱阴离子交换树脂对离子的选择规律，取决于溶液中的离子价态、水合离子半径和离子结构。但弱碱阴树脂对OH-离子具有更强的选择性。弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附顺序为 OH->SO2-4>NO-3>CI->F->HCO-3>HSiO-3 。1)水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。 2)食品工业 离子交换树脂可用于制糖、精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。 3)制药行业 制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。 4)合成化学和石油化学工业 在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应， 莱特莱德陶氏树脂供应商 www. taoshishuzhi.com 且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。 甲基叔丁基醚(MTBE)的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。 5)环境保护 离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。 6)湿法冶金及其他 离子交换树脂、阳离子交换树脂、阴离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
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