羅門哈斯離子樹脂

【專家解說】：羅門哈斯美專門研究制造精細(xì)化品及其間體跨公司全球羅門哈斯擁150家制造廠研究機(jī)構(gòu)銷售額近70億美元世界精細(xì)化工界位居第二羅門哈斯世界主要丙烯酸系單體及聚合物供應(yīng)商其三千余種產(chǎn)品主要應(yīng)用于涂料、建材、紡織、紙品、皮革、壓敏膠等領(lǐng)域;外產(chǎn)品領(lǐng)域包括殺劑、離交換樹脂、功能化品、塑料添加劑、農(nóng)藥電化品、胺及其鹽類 主營業(yè)務(wù) 離交換樹脂、OPTIDOSE示蹤型水處理防垢劑、水處理殺菌劑 目前羅門哈斯亞太區(qū)銷售額約17億美元占其全球銷售總額兩左右竇馬克表示未幾內(nèi)羅門哈斯工作重點(diǎn)進(jìn)行重新布同進(jìn)步拓展新興市場、印度 據(jù)解2007羅門哈斯全球科研投資預(yù)算3億美元其1.5億美元投入持續(xù)發(fā)展科研項(xiàng)目低機(jī)揮發(fā)物等環(huán)保產(chǎn)品研發(fā)等竇馬克說除拓展新興市場羅門哈斯著力通科研創(chuàng)新提高銷售額 外羅門哈斯未并購行集電材料、特殊材料、丙烯酸系列等3領(lǐng)域 羅門哈斯世界領(lǐng)先特殊材料研發(fā)公司主要業(yè)務(wù)包括漆及涂層材料、包裝與建筑材料、電材料等服務(wù)于建筑建材、電產(chǎn)品、包裝運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè) 、離交換樹脂基礎(chǔ)介紹 離交換樹脂全名稱由類名稱、骨架(或基)名稱、基本名稱組孔隙結(jié)構(gòu)凝膠型孔型兩種凡具物理孔結(jié)構(gòu)稱孔型樹脂全名稱前加孔類屬酸性應(yīng)名稱前加陽類屬堿性名稱前加陰:孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離交換樹脂 離交換樹脂根據(jù)其基體種類苯乙烯系樹脂丙烯酸系樹脂樹脂化性基團(tuán)種類決定樹脂主要性質(zhì)類別首先區(qū)陽離樹脂陰離樹脂兩類別與溶液陽離陰離進(jìn)行離交換陽離樹脂強(qiáng)酸性弱酸性兩類陰離樹脂強(qiáng)堿性弱堿性兩類 (或再強(qiáng)酸強(qiáng)堿性類) 離交換樹脂命名式: 離交換產(chǎn)品型號(hào)三位阿拉伯?dāng)?shù)字組第位數(shù)字代表產(chǎn)品類第二位數(shù)字代表骨架差異第三位數(shù)字順序號(hào)用區(qū)別基、交聯(lián)劑等差異第、第二位數(shù)字意義見表8-1 表8-1 樹脂型號(hào)、二位數(shù)字意義 代號(hào) 0 1 2 3 4 5 6 類名稱 強(qiáng)酸性 弱酸性 強(qiáng)堿性 弱堿性 螫合性 兩性 氧化原性 骨架名稱 苯乙烯系 丙烯酸系 醋酸系 環(huán)氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系 孔樹脂型號(hào)前加D凝膠型樹脂交聯(lián)度值型號(hào)用×號(hào)連接阿拉伯?dāng)?shù)字表示D011×7表示孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離交換樹脂其交聯(lián)度7 離交換樹脂內(nèi)外都制造廠家品種內(nèi)制造廠數(shù)十家主要海樹脂限公司、南化工廠、浙江爭光實(shí)業(yè)股份限公司、晨光化工研究院樹脂廠、江蘇色賽思樹脂限公司等;外較著名美Rohm & Hass公司產(chǎn)Amberlite系列、Success公司產(chǎn)Ionresin系列、Dow化公司Dowex系列、Duolite系列Asmit系列、本Diaion系列Ionac系列、Allassion系列等樹脂牌號(hào)數(shù)由各制造廠或所自行規(guī)定外些產(chǎn)品用字母C代表陽離樹脂(Ccation第字母)A代表陰離樹脂(AAnion第字母)AmberliteIRCIRA別陽樹脂陰樹脂亦別代表陽樹脂陰樹脂我化工部規(guī)定(HG2-884-76)離交換樹脂型號(hào)由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組第位數(shù)字代表產(chǎn)品類:0 代表強(qiáng)酸性1代表弱酸性2代表強(qiáng)堿性3代表弱堿性4代表螯合性5代表兩性6代表氧化原第二位數(shù)字代表同骨架結(jié)構(gòu):0代表苯乙烯系1代表丙烯酸系2代表酚醛系3代表環(huán)氧系等第三位數(shù)字順序號(hào)用區(qū)別基體、交聯(lián)基等差異 外孔型樹脂數(shù)字前加字母DD001孔強(qiáng)酸性苯乙烯系樹脂 二、離交換樹脂基本類型 (1) 強(qiáng)酸性陽離樹脂 類樹脂含量強(qiáng)酸性基團(tuán)磺酸基-SO3H容易溶液離解H+故呈強(qiáng)酸性樹脂離解本體所含負(fù)電基團(tuán)SO3-能吸附結(jié)合溶液其陽離兩反應(yīng)使樹脂H+與溶液陽離互相交換強(qiáng)酸性樹脂離解能力強(qiáng)酸性或堿性溶液均能離解產(chǎn)離交換作用 樹脂使用段間要進(jìn)行再處理即用化藥品使離交換反應(yīng)相反向進(jìn)行使樹脂官能基團(tuán)復(fù)原狀態(tài)供再使用述陽離樹脂用強(qiáng)酸進(jìn)行再處理樹脂放吸附陽離再與H+結(jié)合恢復(fù)原組 (2) 弱酸性陽離樹脂 類樹脂含弱酸性基團(tuán)羧基-COOH能水離解H+ 呈酸性樹脂離解余負(fù)電基團(tuán)R-COO-(R碳?xì)浠鶊F(tuán))能與溶液其陽離吸附結(jié)合產(chǎn)陽離交換作用種樹脂酸性即離解性較弱低pH難離解進(jìn)行離交換能堿性、性或微酸性溶液(pH5~14)起作用類樹脂亦用酸進(jìn)行再(比強(qiáng)酸性樹脂較易再) (3) 強(qiáng)堿性陰離樹脂 類樹脂含強(qiáng)堿性基團(tuán)季胺基(亦稱四級(jí)胺基)-NR3OH(R碳?xì)浠鶊F(tuán))能水離解OH-呈強(qiáng)堿性種樹脂電基團(tuán)能與溶液陰離吸附結(jié)合產(chǎn)陰離交換作用 種樹脂離解性強(qiáng)同pH都能工作用強(qiáng)堿(NaOH)進(jìn)行再 (4) 弱堿性陰離樹脂 類樹脂含弱堿性基團(tuán)伯胺基(亦稱級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2水能離解OH-呈弱堿性種樹脂電基團(tuán)能與溶液陰離吸附結(jié)合產(chǎn)陰離交換作用種樹脂數(shù)情況溶液整其酸吸附能性或酸性條件(pH1~9)工作用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再 (5) 離樹脂轉(zhuǎn)型 樹脂四種基本類型實(shí)際使用些樹脂轉(zhuǎn)變其離型式運(yùn)行適應(yīng)各種需要例強(qiáng)酸性陽離樹脂與NaCl作用轉(zhuǎn)變鈉型樹脂再使用工作鈉型樹脂放Na+與溶液Ca2+、Mg2+等陽離交換吸附除些離反應(yīng)沒放H+避免溶液pH降由產(chǎn)副作用(蔗糖轉(zhuǎn)化設(shè)備腐蝕等)種樹脂鈉型運(yùn)行使用用鹽水再(用強(qiáng)酸)陰離樹脂轉(zhuǎn)變氯型再使用工作放Cl-吸附交換其陰離再需用食鹽水溶液氯型樹脂轉(zhuǎn)變碳酸氫型(HCO3-)運(yùn)行強(qiáng)酸性樹脂及強(qiáng)堿性樹脂轉(zhuǎn)變鈉型氯型再具強(qiáng)酸性及強(qiáng)堿性仍些樹脂其典型性能離解性強(qiáng)工作pH范圍寬廣等 三、離交換樹脂基體組 離交換樹脂(ionresin)基體(matrix)制造原料主要苯乙烯丙烯酸(酯)兩類別與交聯(lián)劑二乙烯苯產(chǎn)聚合反應(yīng)形具主鏈及交聯(lián)橫鏈網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)聚合物苯乙烯系樹脂先使用丙烯酸系樹脂則用較 兩類樹脂吸附性能都同特點(diǎn)丙烯酸系樹脂能交換吸附數(shù)離型色素脫色容量且吸附物較易洗脫便于再糖廠用作主要脫色樹脂苯乙烯系樹脂擅吸附芳香族物質(zhì)善于吸附糖汁酚類色素(包括帶負(fù)電或帶電);再較難洗脫糖液先用丙烯酸樹脂進(jìn)行粗脫色再用苯乙烯樹脂進(jìn)行精脫色充發(fā)揮兩者處 樹脂交聯(lián)度即樹脂基體聚合所用二乙烯苯百數(shù)樹脂性質(zhì)影響通交聯(lián)度高樹脂聚合比較緊密堅(jiān)牢耐用密度較高內(nèi)部空隙較少離選擇性較強(qiáng);交聯(lián)度低樹脂孔隙較脫色能力較強(qiáng)反應(yīng)速度較快工作膨脹性較機(jī)械強(qiáng)度稍低比較脆易碎工業(yè)應(yīng)用離樹脂交聯(lián)度般低于4%;用于脫色樹脂交聯(lián)度般高于8%;單純用于吸附機(jī)離樹脂其交聯(lián)度較高 除述苯乙烯系丙烯酸系兩系列外離交換樹脂由其機(jī)單體聚合制酚醛系(FP)、環(huán)氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等 四、離交換樹脂物理結(jié)構(gòu) 離樹脂凝膠型孔型兩類 凝膠型樹脂高骨架干燥情況內(nèi)部沒毛細(xì)孔吸水潤脹鏈節(jié)間形微細(xì)孔隙通稱顯微孔(micro-pore)濕潤樹脂平均孔徑2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm) 類樹脂較適合用于吸附機(jī)離直徑較般0.3~0.6nm類樹脂能吸附機(jī)物質(zhì)者尺寸較蛋白質(zhì)直徑5~20nm能進(jìn)入類樹脂顯微孔隙 孔型樹脂聚合反應(yīng)加入致孔劑形孔海綿狀構(gòu)造骨架內(nèi)部量永久性微孔再導(dǎo)入交換基團(tuán)制并存微細(xì)孔網(wǎng)孔(macro-pore)潤濕樹脂孔徑達(dá)100~500nm其數(shù)量都制造控制孔道表面積增超1000m2/g江蘇色賽思樹脂限公司整理僅離交換提供良接觸條件縮短離擴(kuò)散路程增加許鏈節(jié)性通間范德華引力(van de Waals force)產(chǎn)吸附作用能夠象性炭吸附各種非離性物質(zhì)擴(kuò)功能些帶交換功能團(tuán)孔型樹脂能夠吸附、離種物質(zhì)例化工廠廢水酚類物 孔樹脂內(nèi)部孔隙表面積性離擴(kuò)散速度快離交換速度快約比凝膠型樹脂快約十倍使用作用快、效率高所需處理間縮短孔樹脂種優(yōu)點(diǎn):耐溶脹易碎裂耐氧化耐磨損耐熱及耐溫度變化及機(jī)物質(zhì)較易吸附交換抗污染力強(qiáng)并較容易再 五、離交換樹脂離交換容量 離交換樹脂進(jìn)行離交換反應(yīng)性能表現(xiàn)離交換容量即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換離毫克量數(shù)meq/g(干)或 meq/mL(濕);離價(jià)毫克量數(shù)即毫克數(shù)(二價(jià)或價(jià)離前者者乘離價(jià)數(shù))總交換容量、工作交換容量再交換容量等三種表示式 1、總交換容量表示每單位數(shù)量(重量或體積)樹脂能進(jìn)行離交換反應(yīng)化基團(tuán)總量 2、工作交換容量表示樹脂某定條件離交換能力與樹脂種類總交換容量及具體工作條件溶液組、流速、溫度等素關(guān) 3、再交換容量表示定再劑量條件所取再樹脂交換容量,表明樹脂原化基團(tuán)再復(fù)原程度 通再交換容量總交換容量50~90%(般控制70~80%)工作交換容量再交換容量30~90%(再樹脂言)比率亦稱樹脂利用率 實(shí)際使用離交換樹脂交換容量包括吸附容量者所占比例樹脂結(jié)構(gòu)同異現(xiàn)仍未能別進(jìn)行計(jì)算具體設(shè)計(jì)需憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修并實(shí)際運(yùn)行復(fù)核 離樹脂交換容量測定般機(jī)離進(jìn)行些離尺寸較能自由擴(kuò)散樹脂體內(nèi)與內(nèi)部全部交換基團(tuán)起反應(yīng)實(shí)際應(yīng)用溶液含高機(jī)物尺寸較難進(jìn)入樹脂顯微孔實(shí)際交換容量低于用機(jī)離測數(shù)值種情況與樹脂類型、孔結(jié)構(gòu)尺寸及所處理物質(zhì)關(guān) 六、離交換樹脂吸附選擇性 離交換樹脂溶液同離同親力吸附選擇性各種離受樹脂交換吸附作用強(qiáng)弱程度般規(guī)律同樹脂能略差異主要規(guī)律: (1) 陽離吸附 高價(jià)離通優(yōu)先吸附低價(jià)離吸附較弱同價(jià)同類離直徑較離吸附較強(qiáng)些陽離吸附順序: Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+ (2) 陰離吸附 強(qiáng)堿性陰離樹脂機(jī)酸根吸附般順序: SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH- 弱堿性陰離樹脂陰離吸附般順序: OH-> 檸檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- >草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- >醋酸根- > HCO3- (3) 色物吸附 糖液脫色使用強(qiáng)堿性陰離樹脂擬黑色素(原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物)原糖堿性解產(chǎn)物吸附較強(qiáng)焦糖色素吸附較弱認(rèn)由于前兩者通帶負(fù)電焦糖電荷弱 通交聯(lián)度高樹脂離選擇性較強(qiáng)孔結(jié)構(gòu)樹脂選擇性于凝膠型樹脂種選擇性稀溶液較濃溶液較 七、離交換樹脂物理性質(zhì) 離交換樹脂顆粒尺寸關(guān)物理性質(zhì)工作性能影響 (1) 樹脂顆粒尺寸 離交換樹脂通制珠狀顆粒尺寸重要樹脂顆粒較細(xì)者反應(yīng)速度較細(xì)顆粒液體通阻力較需要較高工作壓力;特別濃糖液粘度高種影響更顯著樹脂顆粒應(yīng)選擇適樹脂粒徑0.2mm(約70目)明顯增流體通阻力降低流量產(chǎn)能力 樹脂顆粒測定通用濕篩樹脂充吸水膨脹進(jìn)行篩累計(jì)其20、30、40、50……目篩網(wǎng)留存量90%粒通其相應(yīng)篩孔直徑稱樹脂效粒徑數(shù)通用樹脂產(chǎn)品效粒徑0.4~0.6mm間 樹脂顆粒否均勻均勻系數(shù)表示測定樹脂效粒徑坐標(biāo)圖取累計(jì)留存量40%粒相應(yīng)篩孔直徑與效粒徑比例種樹脂(IR-120)效粒徑0.4~0.6mm20目篩、30目篩及40目篩留存粒別:18.3%、41.1%、及31.3%則計(jì)算均勻系數(shù)2.0 (2) 樹脂密度 樹脂干燥密度稱真密度濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)重量稱視密度樹脂密度與交聯(lián)度交換基團(tuán)性質(zhì)關(guān)通交聯(lián)度高樹脂密度較高強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性樹脂密度高于弱酸或弱堿性者孔型樹脂密度則較低江蘇色賽思樹脂限公司整理例苯乙烯系凝膠型強(qiáng)酸陽離樹脂真密度1.26g/mL視密度0.85g/mL;丙烯酸系凝膠型弱酸陽離樹脂真密度1.19g/mL視密度0.75g/mL (3) 樹脂溶解性 離交換樹脂應(yīng)溶性物質(zhì)樹脂合程夾雜聚合度較低物質(zhì)及樹脂解物質(zhì)工作運(yùn)行溶解交聯(lián)度較低含性基團(tuán)樹脂溶解傾向較 (4) 膨脹度 離交換樹脂含量親水基團(tuán)與水接觸即吸水膨脹樹脂離變換陽離樹脂由H+轉(zhuǎn)Na+陰樹脂由Cl-轉(zhuǎn)OH-都離直徑增發(fā)膨脹增樹脂體積通交聯(lián)度低樹脂膨脹度較設(shè)計(jì)離交換裝置必須考慮樹脂膨脹度適應(yīng)產(chǎn)運(yùn)行樹脂離轉(zhuǎn)換發(fā)樹脂體積變化 (5) 耐用性 樹脂顆粒使用轉(zhuǎn)移、摩擦、膨脹收縮等變化期使用少量損耗破碎故樹脂要較高機(jī)械強(qiáng)度耐磨性通交聯(lián)度低樹脂較易碎裂樹脂耐用性更主要決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)均勻程度及其強(qiáng)度孔樹脂具較高交聯(lián)度者結(jié)構(gòu)穩(wěn)定能耐反復(fù)再 八、離交換樹脂應(yīng)用領(lǐng)域: 1)水處理 水處理領(lǐng)域離交換樹脂需求量約占離交換樹脂產(chǎn)量90%用于水各種陰陽離除目前離交換樹脂消耗量用火力發(fā)電廠純水處理其原能、半導(dǎo)體、電工業(yè)等 2)食品工業(yè) 離交換樹脂用于制糖、味精、酒精制、物制品等工業(yè)裝置例:高糖漿制造由玉米萃淀粉再經(jīng)水解反應(yīng)產(chǎn)葡萄糖與糖經(jīng)離交換處理高糖漿離交換樹脂食品工業(yè)消耗量僅于水處理 3)制藥行業(yè) 制藥工業(yè)離交換樹脂發(fā)展新代抗菌素及原抗菌素質(zhì)量改良具重要作用鏈霉素發(fā)功即突例近藥提等面所研究 4)合化石油化工業(yè) 機(jī)合用酸堿作催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)用離交換樹脂代替機(jī)酸、堿同進(jìn)行述反應(yīng)且優(yōu)點(diǎn)更樹脂反復(fù)使用產(chǎn)品容易離反應(yīng)器腐蝕污染環(huán)境反應(yīng)容易控制等 甲基叔丁基醚(MTBE)制備用孔型離交換樹脂作催化劑由異丁烯與甲醇反應(yīng)代替原環(huán)境造嚴(yán)重污染四乙基鉛 5)環(huán)境保護(hù) 離交換樹脂已應(yīng)用許非受關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題目前許水溶液或非水溶液含毒離或非離物質(zhì)些用樹脂進(jìn)行收使用除電鍍廢液金屬離收電影制片廢液用物質(zhì)等 6)濕冶金及其 離交換樹脂貧鈾礦離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素貴金屬 其補(bǔ)充: 離交換技術(shù)相歷史某些物質(zhì)泡沸石用煤經(jīng)磺化制磺化煤都用作離交換劑隨著現(xiàn)代機(jī)合工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展研究制許種性能優(yōu)良離交換樹脂并發(fā)種新應(yīng)用離交換技術(shù)迅速發(fā)展許行業(yè)特別高新科技產(chǎn)業(yè)科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用近內(nèi)外產(chǎn)樹脂品種達(dá)數(shù)百種產(chǎn)量數(shù)十萬噸 工業(yè)應(yīng)用離交換樹脂優(yōu)點(diǎn)主要處理能力脫色范圍廣脫色容量高能除各種同離反復(fù)再使用工作壽命運(yùn)行費(fèi)用較低(雖投入費(fèi)用較)離交換樹脂基礎(chǔ)種新技術(shù)色譜離、離排斥、電滲析等各具獨(dú)特功能進(jìn)行各種特殊工作其難做離交換技術(shù)發(fā)應(yīng)用迅速發(fā)展 離交換樹脂應(yīng)用近內(nèi)外制糖工業(yè)重點(diǎn)研究課題糖業(yè)現(xiàn)代化重要標(biāo)志膜離技術(shù)糖業(yè)應(yīng)用受廣泛研究 離交換樹脂都用機(jī)合制用原料苯乙烯或丙烯酸(酯)通聚合反應(yīng)具三維空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)骨架再骨架導(dǎo)入同類型化性基團(tuán)(通酸性或堿性基團(tuán))制 離交換樹脂溶于水般溶劑數(shù)制顆粒狀些制纖維狀或粉狀樹脂顆粒尺寸般0.3~1.2mm 范圍內(nèi)部0.4~0.6mm間較高機(jī)械強(qiáng)度(堅(jiān)牢性)化性質(zhì)穩(wěn)定情況較使用壽命 離交換樹脂含種(或幾種)化性基團(tuán)即交換官能團(tuán)水溶液能離解某些陽離(H+或Na+)或陰離(OH-或Cl-)同吸附溶液原存其陽離或陰離即樹脂離與溶液離互相交換溶液離離 離交換樹脂品種化組結(jié)構(gòu)同具同功能特性適應(yīng)于同用途應(yīng)用樹脂要根據(jù)工藝要求物料性質(zhì)選用適類型品種