离子树脂

2018-09-02

  离子树脂在某些用户而言是离子交换树脂的简称,生产厂家-津南大化工厂杨工解释说,其定义是带有可交换离子的活性基团、具有网状结构、不溶性的高分子化合物,包括阳离子树脂、阴离子树脂等种类,其原理和离子交换树脂原理相同。
        
  

  离子交换树脂原理:
  离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程:离子交换树脂作用环境中的水溶液中,含有的金属阳离子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,在水中易生成H+离子)上的H+ 进行离子交换,使得溶液中的阳离子被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中,(即为阳离子交换树脂原理);水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团,在水中易生成OH-离子)上的OH-进行交换,水中阴离子被转移到树脂上,而树脂上的OH-交换到水中,(即为阴离子交换树脂原理)。而H+与OH-相结合生成水,从而达到脱盐的目的,如下图:
          

 
  离子交换树脂的种类:
  按骨架结构不同,离子交换树脂可分为凝胶性和大孔型树脂两大类;按所带的交换功能基的特性,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,阳离子树脂又分为强酸性树脂和弱酸性树脂两类,阴离子树脂又分为强碱性树脂和弱碱性树脂两类,生产厂家津南大化工厂即是按此分类——

         

  强酸性阳离子树脂
  此类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性,树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子,这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换;此类树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药剂使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。
  强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 

  弱酸性阳离子树脂
  此类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用,这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。

  强碱性阴离子树脂
  此类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-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。 

  弱碱性阴离子树脂
  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(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。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,这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附,只能在中性或酸性条件(如pH1-9)下工作,可用Na2CO3、NH4OH进行再生。

  离子交换树脂再生:
  树脂使用一段时间后,吸附的杂质接近饱和状态,就要用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去,使之恢复原来的组成和性能,如图:

    

  1、阳离子交换树脂再生 
  ①、配酸,比重≥3,同时将阳床内水全部放空;
  ②、打开进酸阀、上排阀,其他阀门全部关闭,打开酸泵;
  ③、待进酸液面超过树脂以上500px后,开启下排,下排流量和进酸流量相同,此时流量控制在600-1000L/h,进酸时间不低于40分钟。
  阳床清洗进酸完毕后可直接进行清洗,先开启砂过滤,精密过滤,精密过滤处于上排上进状态。放掉阳床进酸管道、上进管道内的残酸,方法是开启上进下进,下排开启进酸阀,此时将精密过滤出水阀打开、关闭上排阀,将进酸管道内的残酸冲洗到酸槽后关闭进酸阀;关闭阳床下进阀,开始进行清洗,清洗时打开阳床上排阀,阳床内的水须始终漫过树脂,注意不要使树脂失水;清洗到下排阀出水PH值为7左右(接近中性)为止。

  2、阴离子交换树脂再生
  ①、配碱,比重≥5,将阴床内水放空;
  ②、打开进碱阀、上排阀,其他阀门全部关闭,然后开启碱泵;
  ③、待碱液液面超过树脂500px后,开启下排,下排流量与进碱流量一致,此时流量控制在600-1000L/h,进碱时间不得少于60min,进碱完毕后放空阴床内碱液。
  阴床清洗时需打开中间水箱泵、风机,防止碱液倒流至中间水箱槽,然后将进碱管道内残碱冲洗到碱槽内及即可以开始阴床清洗;同阳床清洗一样,清洗到下排排出水PH值约为7(中性),测试电导率小于5即可。

   3、阴阳离子交换树脂同步再生
  ①、首先对混床内树脂进行分层:开启清洗阀、上排阀并启动清洗泵,此时分层开始;若分层困难,可进少量酸帮助树脂分层,在混床内树脂出现明显分层时分层完毕,再开启上进阀、中排阀(同时混床以前的阴、阳床正常开启运行)将阴离子交换树脂冲洗干净直至排出的水呈中性。
  ②、进酸进碱 
  配碱比重≥5、配酸比重≥3,碱液由上排进入,中排排出;酸液由下排进入、中排排出;进酸进碱在同步进行时,必须保证各泵的流量一致,泵流量应保持在600-1000L/h,时间不低于30min;阴、阳离子交换树脂再生完毕后进行清洗时清洗水分别从上排阀、下排阀进入,由中排阀排出,此时须确保清洗的同步进行以及进水流量的一致;待中排排水呈中性时清洗操作完毕。 
  进酸进碱也可以分别进行,按此操作再生时进酸、碱的方式、流量与时间和同步再生时一样。步骤如下:首先将混床内阴离子交换树脂柱内的水排空,再进碱对树脂进行再生,再生完毕后将阴树脂清洗干净直至排出的水呈中性,然后将阴离子交换树脂柱内的水排空;在进酸对阳离子交换树脂进行清洗时,也应先将阳树脂柱内水排空,再进酸液进行再生,再生完毕后将阳树脂清洗干净直至排出的水呈中性,随后也应将阳树脂柱内水排空。
  ③、阴阳离子交换树脂的混合
  清洗操作完毕后,开启压缩空气对阴、阳离子交换树脂进行混合,直至阴、阳离子交换树脂均匀混合为止,压缩空气压力范围为:0.15-0.25MPa。
  ④、阴、阳离子交换树脂混合完毕后再由上、下排进水对其进行清洗,水由中排排出。清洗至出水之电导率达到规定范围时即可将混床投入运行。

  至此,我们可以知晓:离子交换的工艺过程一般由交换、反洗、淋洗(再生)、正洗四部分组成,反洗的目的是在淋洗之前洗去离子交换树脂中的杂质和松动离子交换树脂层,正洗是在淋洗之后洗去离子交换树脂颗粒之间及表面上的再生剂。

    
  津南大化工杨工精通离子树脂原理,娴熟离子交换树脂的反洗、离子交换树脂和膜工艺、离子交换树脂生产、离子交换树脂的种类等知识技能,助您使用软化水离子交换树脂创造更高效益。