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1、- 1 -1纯水制备系统离子交换树脂的选用 摘要 论述离子交换树脂特点，选型，用量计算，树脂的处理。关键词 离子交换树脂 湿真密度 湿视密度1 概述 树脂运行过程中，相互摩擦碰撞，再生时转型，引起树脂破碎，同时树脂也会被氧化，有机物污染。随着使用期限延长，树脂交换容量降低，产水量减少，产水质量下降，再生酸碱耗量增大，这时就需更换树脂。西安扬森公司制备纯水所用树脂，在 1996 年 4 月以前为进口产品，经过几年的运行，树脂破损严重，产水量下降，必须对其进行更换，以保证纯水质量。2以国产树脂代替进口产品。21 质量保证西安扬森公司纯水用于制剂生产，必须达到质量要求，即：电导率AI3+ Ca2+M
2、g2+k+Na+H+Li+弱酸性阳离子交换树脂：H+Fe3+Ai3+Ca2+Mg2+K+Na+Li+强碱性阴离子交换树脂：SO42NO3ClOHFHClO3HsiO3弱碱性阴离子交换树脂：OH SO42 NO3 Cl HClO3对于强碱性阴离子交换树脂，分型和型，型碱性比型强，型的交换容量比型大。根据树脂对离子选择性次序，制备纯水选用强 酸强碱性树脂。表一 西安电力树脂厂部分产品目录型号 骨架换换 基 团粒度范围(mm)95%含水量%湿视密度g/ml湿真密度g/ml0017苯乙烯系 SO3Na 0.3151.25 4553 0.770.87 1.241.28002s 苯乙烯系 SO3Na 0.
3、3151.25 4045 0.850.90 1.271.30003 苯乙烯系 SO3Na 0.802.00 4553 0.770.87 1.241.29001T 苯乙烯系 SO3Na 0.710.90 4252 0.770.87 1.241.28续表一- 4 -4型号全交换容量mmol/g体积换容量mmol/ml出厂型式 国外树脂对应牌号主要用途0017 4.30 1.70 Na+ IR120 纯水制备002s 3.90 1.90 Na+ Stratubed122 抗菌素提取003 4.18 1.70 Na+ C20 纯水制备,硬水软化.001T 4.50 1.90 Na+ 650C 废水除汞
4、续表一型号 骨架 交换基团 粒度范围(mm)95% 含水量% 湿视密度g/ml湿真密度g/ml2017 苯乙烯系 -N(CH3)3CL 0.3151.25 4248 0.660.75 1.061.112014 苯乙烯系 -N(CH3)3CL 0.3151.25 5462 0.660.73 1.041.08GRQ201 苯乙烯系 -N(CH3)3CL 0.3151.25 4555 0.670.73 1.071.10204 苯乙烯系 -N(CH3)3CL 0.3151.25 5362 0.660.73 1.041.08GRQ202 苯乙烯系C2H4OH -N(CH3)2CL 0.3151.25 4
5、050 0.690.75 1.081.15202 苯乙烯系C2H4OH-N(CH3)2CL0.3151.25 4045 0.70 1.08201T 苯乙烯系 -N(CH3)3CL 0.710.90 4248 0.660.75 1.061.11续表一- 5 -5型号全交换容量mmol/g体积交换容量mmol/ml出厂型式国外树脂对应牌号 主要用途2017 3.20 1.20 Cl IRA400SA10A2014 3,60 0.95 Cl IRA401GRQ201 4,20 1.40 Cl 纯水制备,放射性元素提取,有用成分回收.204 3,60 0.95 Cl DOWEXSBRP纯水制备,贵重金
6、属提取,食品工业,废水处理.GRQ202 3.80 1.4 Cl202 3.10 1.25 Cl IRA410 纯水制备,配双层床.202T 3.2 1.20 Cl IRA400C 纯水制备,有用成分回收.323 型号确定3231 复床树脂对于复床阴阳离子交换树脂分装在两个柱体内，按表一 选型。复床树脂型号：阳离子交换树脂：强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂：0017阴离子交换树脂：强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 2017322 混床树脂对于混床，阴阳树脂混装于一个柱体内，再生时需将其- 6 -6反洗分层，然后用酸再生阳树脂，用碱再生阴树脂。冲洗干净，两种树脂混合均匀，投入运行。若阴阳树脂不易分层，则
7、再生效果不好，产水量减少，水质下降。所以混床用的阳树脂和阴离子交换树脂的湿真密度差应大于 15 20%。由此据表一，选混床树脂：混床树脂型号：阳树脂：强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂：0017MB 湿真密度：1.251.29g/cm 阴树脂：强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 2017MB湿真密度湿: 1.071.10 g/cm 阴阳树脂湿真密度差：（1.25+1.29 ）/2 -（1.07+1.10 ）/2=0.185185/（1.07+1.10 ）/2=0.17=17%因为 15%17%20%所以所选树脂能够满足分层需要。注：湿真密度湿=湿树脂质量 /湿树脂的真体积3233 软床树脂软床除去水中的
8、Ca 2+和 Mg2+，使水软化，故选阳树脂：强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂：0033234 树脂型号 床体 软床 复 床 混 床- 7 -7阳树脂 阳树脂 阴树脂 阳树脂 阴树脂型号 003 0017 2017 0017MB 2017MB4树脂用量41 设备规格及装填量装填高度为柱体有效高度的 2/3。正常运行时，顶部充满水，对进入设备的水流具有缓冲及均布作用。另一方面，再生时树脂转型，体积膨胀，也需有一定的空间。计算公式：V=D 2/4*H V- 树脂体积D- 柱体直径H- 柱体高度表三 各床规格及树脂用量复 床 混 床床体 软床阳 床 阴 床 阳树脂 阴树脂D(m) 1.2 0.76 0.
9、76 0.61 0.61H(m) 1.25 2.17 2.17 0.44 0.65V(m3) 1.42 0.99 0.99 0.127 0.19042 购买量计算 柱体内树脂量=湿视密度 树脂堆积体积 湿视密度：树脂在水中充分膨胀后树脂颗粒的密度：湿视密度 =湿树脂质量 /湿树脂的堆积体积 g/ml表四 湿视密度 - 8 -8型号 0017 007MB 2017 27MB湿视密度 0.770.87 0.770.86 0.660.75 0.670.73平均 g/ml 0.82 0.815 0.705 0.70 成品树脂用塑料袋包装，标准为 25kg/袋，计算结果：表五 树脂购买量复 床 混 床
10、床体重量软床阳离子 阴离子 阳离子 阴离子树脂量(kg) 1165 812 698 104 133购买量(袋) 47 33 28 5 65树脂预处理51 干树脂 若贮存运输过程中，树脂失水，使用前必须处理。先用浓食盐水（10% ）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放于水中 。以免树脂急剧膨涨而破碎。 5 2 新树脂新离子交换树脂中，含有少量低聚物和未参加反应的单体，以及铁，铅，铜等无机杂质，当树脂与水接触，就会转入溶液中，影响出水质量。因此，使用前先用水使树脂充分膨胀，然后用 45%的稀盐酸除去无机杂质，用 24%稀氢氧化钠除去有机杂质，最后冲洗至近中性。53 再生装好树脂，经处理后再生，至产水电导率1s/cm，水质达到要求，投入运行。- 9 -96 总结制备纯水选用强酸强碱型树脂。运用先进的生产工艺，国产树脂完全可以代替进口产品。混床树脂的选用，要考虑阴阳两种树脂的湿真密度之差，以便再生分层，满足再生要求。树脂的装填量以柱体有效容积的 2/3 为宜。树脂的重量计算，要用湿视密度。
