关键词 |
大孔吸附树脂d101,磺酸树脂催化剂,大孔树脂脱色,大孔离子交换树脂 |
面向地区 |
全国 |
产品用途 |
水处理 |
酸碱性 |
酸性离子交换树脂 |
离子型 |
阳离子交换树脂 |
溶解性 |
不溶于水 |
外观 |
浅黄色透明球状颗粒 |
颗粒尺寸 |
0.315-1.25mm |
工业废水处理中使用离子交换树脂根据官能团的性质可以分为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、大孔吸附树脂、螯合树脂以及氧化还原型树脂。应用离子交换树脂进行工业废水处理,不仅可以树脂再生,而且操作简单,工艺条件成熟且流程短。
1阳离子交换树脂
1.1强酸性阳离子交换树脂
这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2个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。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。
例如,可使用凝胶型强酸阳树脂或者大孔型强酸阳树脂处理废水中的氨氮,二甲胺及其他带正电荷的杂质等,可有效处理常规水处理较难处理的废水。
1.2弱酸性阳离子交换树脂
这是指含有羧酸基(-COOH)、酚基(-C6H4-OH)的离子交换树脂,其中以含羧酸基的弱酸型树脂用途广。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为树脂骨架结构,碳氢聚合物),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,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH=5~14)起作用。高的交换容量、容易再生、以及对二价金属离子具有较好选择性是这种阳离子交换树脂的重要特点。
例如,可使用大孔弱酸阳树脂吸附废水中的Mn(II),当pH=6.5-7时,Mn(II)的去除率达到99%,树脂的吸附容量达到130.98mg/g。使用3~4mol/L的HCl解吸,解析率可达到。
凝胶型弱酸阳树脂,产品不多,应用环境较为少见。
2阴离子交换树脂
2.1强碱性阴离子交换树脂
这类树脂含有强碱性基团,如季胺基-NR3OH(R为树脂骨架结构,碳氢聚合物),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值下都能正常工作。
例如,凝胶型强碱阴树脂处理Cr(VI)废水,具有交换容量大、交换效果好、树脂再生条件简单等优点。对于已经吸附饱和的树脂,可以使用8%NaOH溶液,50℃下进行再生,再生率>95%,可实现树脂的重复利用。
大孔型强碱阴树脂被用于脱除废水色度、COD等,也有较好的应用效果,工业含氰废水中的CN-,应用Cl型的效果比OH型更好。
2.2弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHR)或叔胺基(-NR2),他们在水中能离解出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,其只能在中性或酸性条件下工作。
例如,废水中的有机酸可以通过大孔弱碱阴树脂来处理。部分排放存在限制的无机酸根,比如硝酸根、磷酸根等也可以使用阴树脂来来解决。
3螯合树脂
螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料。在其功能基中存在着O、N、P、As等原子,这些原子能以一对孤电子与金属离子形成配位键,构成与小分子螯合物相似的稳定结构。
例如:电镀、印染废水中的重金属离子,可以通过螯合树脂来处理,并且能回收部分贵重金属。含铜废水的处理,特别是在高含盐量的情况下,螯合树脂的优势就极为明显了。
4氧化还原树脂
这类树脂含有可逆的氧化还原基团,可与溶液中的离子发生电子转移,主要用于氧化还原而不引入杂质,提高产品纯度,除去溶液中的溶解的氧气。
5大孔树脂
在树脂球粒内部具有毛细孔结构的离子交换树脂统称为大孔型树脂。该类树脂具有吸附选择性特、脱附再生容易、可长期循环使用等特点,在处理中低浓度和难降解的有机化工废水领域具有特的优势,尤其适用于含有酚、胺、硝基物、有机酸等废水。
离子交换树脂法处理废水是一种较为有效的处理方法,应用场景可作为传统工艺的补充或者深化。如果能充分利用离子交换法的可重复使用特点,在一些特殊应用环境下,其经济效益会极有优势。因此,离子交换树脂在废水处理领域具有广阔的发展空间。
氨基吡啶螯合树脂SL220
SL220是一种大孔双吡啶螯合树脂,能用来分离纯化铜、镍、钴的加工溶液,在酸性条件(pH=2)下,从水溶液中去除重金属阳离子符合以下选择性顺序:
Cu2+>>Ni2+>UO22+>Fe3+>Zn2+>Co2+>Cd2+>Fe2+
SL220应用范围:
1、 钴电解液的提纯(镍钴分离);
2、 从铁溶液中分离镍/铜;
3、 从pH<2的强酸性溶液中回收铜;
4、 镀铬溶液净化,例如去除铜,镍等重金属;
5、 从含有强络合剂(如EDTA)的溶液中吸附重金属(如铜)。
铜用氨溶液解吸,其余大多数金属都可以用酸解吸。
SL220的理化指标
聚合物结构: 大孔聚苯乙烯-二乙烯苯交联
外观: 球形颗粒
官能团: 氨基吡啶
离子形态: FB/SO42
铜离子容量(min): 30g/L
含水量: 50-60%
粒径分布: 0.4-1.0mm
均一系数: 1.5
堆积密度: 700g/L
使用温度范围: 1~70℃
小床层高度: 1000mm
反洗流速与床层膨胀: per m/h 10%
再生液1:H2SO4 20%
再生液2:NH4OH 3.5%
载铜螯合树脂处理氨氮废水
目前处理高浓度的氨氮废水,已经有了相对成熟的技术方法,处理效果也较好,但是对于低浓度的氨氮废水的处理还相对比较困难。根据GB8978-1996《污水排放综合标准》,工业废水排放标准要求氨氮的含量低于15mg/L。所以用离子交换树脂处理低浓度的氨氮废水就很具有经济价值和理论意义。同时通过用酸回收浓缩硫酸铵溶液,对于交换剩余产物也得到有效的利用。目前,我们选用的除氨氮树脂使用的为载铜螯合树脂。
一、载铜螯合树脂(以下简称铜基树脂)基本情况
1、以亚胺基二乙酸基螯合树脂作为原始树脂,二价铜离子作为负载金属离子,制备了载铜螯合树脂。该树脂对稀氨水中氨氮具有良好的吸附性能,NH3-N饱和吸附量高达44g/kg(干树脂),此时树脂上铜离子与氨分子的摩尔比为1:1.535。
2、分别对铜基树脂在酸性条件和碱性条件下的稳定性进行了研究,发现在无其他干扰离子的情况下,该树脂的稳定区间为pH3.5~10.5,pH<3.5时铜离子明显的被解析,pH>10.5时,铜离子开始于OH-反应生成CuO黑色沉淀。
3、反应温度对铜基树脂吸附氨氮有一定影响,8℃到35℃时,氨氮去除率缓慢下降,35℃到60℃时氨氮去除率下降趋势变大。
4、反应终点的pH是影响铜基树脂吸附氨氮的重要条件,在无竞争离子条件下,氨氮去除率随着pH的增加呈线性上升趋势;在含有竞争离子条件下,由于氨氮的形态和氢氧根的竞争,氨氮去除率随着pH的增加而上升,在pH=9.5-10达到高点,随后又呈下降趋势。
5、存在竞争离子时,氨氮吸附量会受影响,竞争阳离子浓度太高会导致Cu2+脱落。当树脂上氨氮吸附到一定浓度时,会由于负载金属离子和树脂间配位键的消失和离子键削弱不同程度的受到体系中竞争阳离子的影响,这与竞争阳离子的价态和浓度有关。
二、实验主要数据
实验装置简图:
试验条件:树脂采用铜基树脂,去离子水+氯化铵配水,设置了干扰阳离子,Na+浓度500ppm,Ca2+浓度200ppm,进水氨氮浓度100mg/L、pH=9,流速=3BV,树脂高度40cm(树脂量约200mL)。
由图可知,使用铜基树脂树脂处理氨氮废水,出水效果良好,稳定在7-10mg/L之间(超过15mg/L的标准),且在16个小时之内是稳定的,处理了约50BV后氨氮出水到达泄漏值,21小时时达到25mg/L。
树脂再生,本实验采取的是硫酸再生,再生液pH>4.5,再生液可富集重复使用至硫酸铵富集到1.5g/L。具体浓缩情况见下图:
制药应用 树脂类型
生物碱 软酸阳离子,微孔
抗酸剂 弱碱阴离子,微孔
β-2-微球蛋白&中等摩尔质量的物质 吸附树脂
聚苯乙烯硫酸钙,K+控制 强酸型阳离子,钙盐
止痛剂载体,剂载体 强碱性阴离子,苯乙烯
剂载体 强碱性阴离子,苯乙烯
消胆胺,降低胆固醇还原剂 强碱性阴离子,苯乙烯
色谱分离 色谱树脂
柠檬酸脱盐 弱碱阴离子大孔
临床试验研究 固相提取
可待因控制释放 强酸阳离子,粉末状
双氯芬钠控制释放 消胆胺
水消毒 强碱阴离子,碘释放
药物载体 软酸阳离子,细珠
右美沙芬,控释制剂 强酸氢离子,粉末状
酶提取/纯化 弱酸型阳离子
环境监控 固相提取
酶固定化 强碱性阴离子,高空隙率
水溶性纤维Fibersol脱色 强碱性阴离子,大孔
水溶性纤维Fibersol分级 色谱树脂
明胶脱盐 弱碱性阴离子,大孔
葡萄糖抛光纯化 Macronet吸附剂
II价金属—例如钙吸附 亚氨基二(亚氨基膦)螯合
肝磷脂分离 强碱性阴离子,丙烯酸
对Fe高选择性 亚膦酸-磺酸螯合树脂
卫生设备 强碱性阴离子,碘释放
碘去除 强碱性阴离子树脂
(游离)点捕捉 强碱性阴离子
乳铁传递蛋白分离 弱酸性阳离子,H+形式
赖氨酸生产 强酸型阳离子
赖氨酸生产 弱酸型阳离子,微孔
溶解酶分离 弱酸型阳离子,高多孔性
金属,类似于二乙胺四乙酸 亚氨基二乙酸螯合树脂
聚苯乙烯硫酸钠 强酸型阳离子,钠盐
烟碱递送载体 弱酸性阳离子H+形式
麻黄素,控释制剂 强酸氢阳离子,粉末状
那可汀,控释制剂 强酸氢阳离子,粉末状
氧化树脂 强碱性阴离子
特殊金属选择性 胺肟
多肽纯化 弱碱性阴离子,高多孔性
杀虫剂去除 Macronet吸附剂
减少磷酸盐,肾处理 胍类树脂
等离子体处理 Macronet吸附剂
波拉克林钾,片剂崩解 弱酸性阳离子,钾盐
血液中污染物的去除 Macronet吸附剂
从水中去除残留的药物 Macronet吸附剂
链霉素 弱酸性阳离子,微孔
链霉素生产 弱酸性阳离子,H+形式
酒石酸纯化 弱碱性阴离子,大孔
矫味,苦的生物碱 弱酸性阳离子
苏氨酸分馏 色谱树脂
毒性金属—例如汞 异硫脲螯合树脂
对铁,锰等高选择性 亚氨基二膦螯合树脂
木糖醇纯化 强碱性阴离子,多孔性
吸金树脂是在大孔结构的苯乙烯-二乙烯苯共聚体上主要带有叔胺基[-N(CH3)2]的阴离子交换树脂。该树脂具有特定的孔结构,其骨架上有特定的强,弱碱性基团。他具有多种优良的特性,尤其对氰化金络合物有特殊的选择性,特别适用于大量含金贫液或废液的回收。黄金矿山使用时候主要适用于堆浸,堆淋的氰化工艺,可以代替活性碳进行吸附
理化性能指标:
指标名称 指标
外观 乳白或淡黄色不透明球状颗粒
出厂型式 游离胺型
含水量% 50.00-60.00
质量全交换容量mmol/g ≥4.80
湿视密度g/ml 0.65-0.75
湿真密度g/ml 1.020-1.080
范围粒度% (0.810-1.600mm)≥95
渗磨圆球率% ≥90.00
吸金树脂特点:
1.吸附量较大,树脂的饱和吸附量40g/L,被树脂吸附过的残留液体的金含量小可以达到0.01ppm低级别。
2.吸附速度快,是普通椰壳碳吸附速度的5倍以上,使用树脂吸附柱串联(一般2级就可以)起来进行吸附的方法有很高的吸附速度和较高的回收率。
3.选择性较好,对其他金属离子(如铜,镍,铁,铅等)的干扰程度小。
4.抗污染性能较好,可以用纯净水或氯化钠溶液对他进行清洗。
5.适用范围较广,主要应用于氰化物溶液中金的吸附,也可以适用于对酸性溶液甚至王水中溶解的金的吸附。
6.适应条件宽,他对吸附条件PH值的要求不是太苛刻,PH值0--14均可。
7.提炼金的后处理方法多样,可以行液体解吸再火法提炼,也可以直接炭化后高温烧掉,直接提炼成单质金颗粒,回收率较高。
8.可以对低浓度的金贫液进行吸附,1mg/L以下的浓度也可处理,出水水质可以做到0.02mg/L,这样可以对含量低的金贫液和废液进行合理的回收及利用,减少不必要的浪费和损失。
吸金树脂吸附黄金的优势:
传统上使用活性碳吸附黄金,珍贵的金会被活性碳吸附于表面,再藉由洗涤或直接焚烧以回收金。使用树脂回收贵金属比活性碳具有多方面的优势,因为藉由特殊制造过程中,我们可以在其结构上的有效官能基上置入具有选择性的离子,以选择性的吸附此贵重金属,类似于铜镍等贱金属对树脂的选择性没有干扰,并且出水水质可以达到0.02mg/L以下,相当于尾水中不含金,而且吸附量远远大于活性炭,吸附一克黄金消耗树脂的成本是极低的。因此应用树脂吸附黄金具有的经济优势,而被普遍使用于贵金属回收。
吸金树脂吸附金时的注意事项和操作说明
吸金树脂吸附黄金进水需要经过过滤处理,去除固体杂质,泥沙等,防止堵塞树脂影响树脂选择性吸附黄金的性能。
吸金树脂进行火法提金的方法:
树脂吸附黄金饱和后可以采用火法提金,具体方法是:树脂吸附饱和后,先用纯净水清洗干净后,在坩埚中用小火炒干,然后加入无水酒精(或汽油)点燃,温度控制的不要太高(黄金的熔点是1064.43摄氏度),不要使树脂蹦溅,需要时还可以加盖子防止跑金,然后慢慢地等到树脂逐渐炭化变黑后,再将坩埚放到高温的马弗炉中高温灰化就可以得到金,如果条件不够,也可以采取少量多次的方法,使用吹灰法灰化树脂来提取金,由于树脂燃烧时会产生有毒气体,所以要有良好的通风和注意必要的安全措施
大孔树脂(macroporous resin)又称全多孔树脂,大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。聚合物形成后,致孔剂被除去,在树脂中留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。因此大孔树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率,且孔径较大,在100~1000nm之间,故称为大孔吸附树脂。
1、原理
大孔吸附树脂是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体,加入乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯为致孔剂,它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。树脂一般为白色的球状颗粒,粒度为20~60 目,是一类含离子交换集团的交联聚合物,它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,不受无机盐类及强离子低分子化合物的影响。树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附质) 之间的范德华引力,通过它的比表面进行物理吸附而工作,使有机化合物根据有吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。
2、吸附条件
吸附条件和解吸附条件的选择直接影响着大孔吸附树脂吸附工艺的好坏,因而在整个工艺过程中应综合考虑各种因素,确定好吸附解吸条件。影响树脂吸附的因素很多,主要有被分离成分性质(极性和分子大小等) 、上样溶剂的性质(溶剂对成分的溶解性、盐浓度和PH 值) 、上样液浓度及吸附水流速等。通常,极性较大分子适用中极性树脂上分离,极性小的分子适用非极性树脂上分离;体积较大化合物选择较大孔径树脂;上样液中加入适量无机盐可以增大树脂吸附量;酸性化合物在酸性液中易于吸附,碱性化合物在碱性液中易于吸附,中性化合物在中性液中吸附;一般上样液浓度越低越利于吸附;对于滴速的选择,则应树脂可以与上样液充分接触吸附为佳。影响解吸条件的因素有洗脱剂的种类、浓度、pH值、流速等。洗脱剂可用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等,应根据不同物质在树脂上吸附力的强弱,选择不同的洗脱剂和不同的洗脱剂浓度进行洗脱;通过改变洗脱剂的pH 值可使吸附物改变分子形态,易于洗脱下来; 洗脱流速一般控制在0. 5 ~5mL/ min。
3、组成
大孔吸附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原料,在0.5%的明胶溶液中,加入一定比例的致孔剂聚合而成。其中,苯乙烯为聚合单体,二乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯等作为致孔剂,它们互相交联聚合形成了大孔吸附树脂的多孔骨架结构。树脂一般为白色的球状颗粒,粒度为20~60目,是一类含离子交换集团的交联聚合物。
4、理化性质
大孔吸附树脂是通过物理吸附从溶液中有选择地吸附有机物质,从而达到分离提纯的目的。其理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,对有机物选择性好,不受无机盐类及强离子、低分子化合物存在的影响,在水和有机溶剂中可吸附溶剂而膨胀。
5、分离原理
大孔吸附树脂为吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。
大孔吸附树脂的吸附实质为一种物体高度分散或表面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象,这种吸附性能是由于范德华引力或生成氢键的结果。同时由于大孔吸附树脂的多孔结构使其对分子大小不同的物质具有筛选作用。通过上述这种吸附和筛选原理,有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附树脂上经一定溶剂洗脱而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。
吸附树脂的表面发生吸附作用后,会使树脂表面上溶质的浓度溶剂内溶质的浓度,其结果引起体系内放热和自由能的下降。一般说来,吸附分为物理吸附和化学吸附两大类。
6、分类
大孔吸附树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构不同,可分为非极性、中极性和极性三类。
a、非极性
非极性大孔吸附树脂是由偶极矩很小的单体聚合制得的不带任何功能基,孔表的疏水性较强,可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物,适于极性溶剂中吸附非极性物质,也称为芳香族吸附剂,例如苯乙烯、二乙烯苯聚合物。
b、中等极性
中等极性大孔吸附树脂是含酯基的吸附树脂,且多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂。其表面兼有疏水和亲水两部分。既可极性溶剂中吸附非极性物质,又可由非极性溶剂中吸附极性物质,也称为脂肪族吸附剂,例如聚丙烯酸酯型聚合物。
c、极性
极性大孔吸附树脂是指含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫极性功能基的吸附树脂,它们通过静电相互作用吸附极性物质,如丙烯酰胺。