除COD树脂,强碱阴离子交换树脂

离子交换树脂在制备硅溶胶中的应用
阳离子交换树脂采用强酸性苯乙烯阳离子交换树脂；阴离子交换树指采用弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。将模数为3.5的硅酸钠溶液用水稀调整至含SiO24%，Na201.15%；将液通过填装阳离子交换树脂的闪换柱，得含SIO23.6%，NA200.005%，SiO2/Na2O摩尔比703，PH值2.5的硅酸胶稀液。离子交换是一个平衡反应，反应的过程是：当把含有Na+的硅酸溶液通过交换树指时Na+取代了阳离子交换树脂上的H+。于是水玻璃中的Na+已被除去，H+阳离子与硅离子与硅酸钠中的SiO3生成具有活性的硅溶胶稀溶液流出。

离子交换树脂在废酸（除铁）回收中的应用
一、试验目的：
采用离子交换树脂来除去废酸中的铁，将废酸中的铁含量降低到10ppm以下，达到废酸回收利用的目的。
二、试验材料：
吸附树脂：SLCT-1、SLCT-2
吸附柱：Φ600*3000碳钢衬胶材质，树脂层高度为1500mm，树脂装填量为1.7m3，2个交换柱；底层填料为石英砂材质，高度600-700mm。
试剂：15%盐酸溶液；4.0%氢氧化钠溶液； 0.05MEDTA；1+1氨水；1+1冰醋酸溶液；20%六次甲基四胺溶液；0.2%二甲酚橙指示剂；0.02M醋酸锌标准溶液；20%氟化钾溶液；20%磺基水扬酸溶液；三氧化二铁标准溶液。
其它材料：滴定管、试剂瓶、250ml三角烧瓶、100ml烧杯、250ml烧杯、1000ml烧杯、3000ml烧杯、100ml容量瓶、100ml量筒、1000ml量筒、755B紫外分光光度计、原子吸收仪等。
三、原液：
工艺中有一种溶液叫洗铁酸：盐酸浓度12-15%，三氧化二铁1.0g/L，每小时5立方洗铁酸，现在想把铁除掉小于0.01g/L。
四、试验方案
1、工艺方案：
主要采用二级离子交换树脂进行除铁。先通过除铁树脂SLCT-1进行级除铁，铁的去除率在90%以上；再通过二级除铁树脂SLCT-2进行第二级除铁，除去余下的铁。
控制标准为：采用比色法或原子吸收法进行检测。
2、工艺流程：
由于除铁，树脂处理倍量较，所以采用大交换柱；二级除铁，树脂处理倍量较大，所以采用小交换柱。流程图如下：

废盐酸除铁处理流程简图
3、 工艺运行方案：
3.1将树脂装入交换柱中，树脂层高低不低于1.2m；
3.2树脂预处理
先用树脂体积2倍的4%NaOH浸泡树脂4-8h，用纯水淋洗至中性。再用树脂体积2倍的4%HCl浸泡树脂4-8h，用纯水淋洗至中性。
3.3运行
将树脂完全转成CL型后方可运行，将需要处理的废酸液以≤5m/h的流速通过树脂床层，控制失效终点（如以Fe3+的浓度）或根据颜色判断。为使树脂床层内部废酸浓度达到平衡（如不平衡，就不能完全去除Fe3+等金属离子）一般是开始的3-6个床层废酸液先打回到原液中再次运行，3-6个床层以后出来的废酸液金属离子可达合格。
3.4再生
纯水再生：树脂失效后，需要再生，用流速5-10m/h的纯水淋洗树脂床层，直到出水澄清为止，再用纯水以2-5m/h的流速通过树脂床层，约2-4个床层后即可投入运行。
4、 说明：
树脂用量是每个树脂交换柱1.7m3；反洗频率初步估计为20~30BV，即一天反洗一次，反洗水量为2~4BV；树脂寿命或树脂消耗每年为≤5%补充率。

新型软化树脂在水中除铁软化的应用
SL858是一种强酸性苯乙烯系薄壳式阳离子交换树脂，是一种的除铁、软化树脂。该树脂的功能基团大部分集中在球体表面，使树脂具有更高的离子交换速度。各种离子在树脂的表面就能发生交换，无需扩散到树脂内部。避免了运行中的离子泄漏，了在再生过程中，树脂基团得到再生，再生转型率更高，在运行中树脂能更好的发挥除盐的作用，出水离子泄漏低，更进一步的是再生过后的淋洗过程中，残留物及水污染物更易被清洗掉。
SL858由于其特殊的结构和特的理化性能，决定了它是一种的软化树脂，非常适用于饮用水行业软化除铁和钙镁离子。
二、理化性能指标：
指 标 名 称 指 标
外 观 棕褐至黑色球状颗粒
出厂型式 钠型
含 水 量 % 48.0~56.0
铁吸附容量 g/L ≥ 14.5
湿视密度 g/ml 0.75 ~ 0.85
湿真密度 g/ml 1.18 ~ 1.28
范围粒度 % （0.315~1.25mm）≥ 95.0
下限粒度 % (＜0.315mm) ≤1.0
均一系数 ≤ 1.60
整 球 率 % ≥ 95.0
三、使用时参考指标：
指标名称 参考值
树脂层高 mm ≥600
设计反洗空间 % ≥ 60
反洗展开率 % 50~85
运行温度 ℃ 5~60
运行流速 BV/h 5~15
适用pH范围 3~9

四、运行操作方案：
操作 溶液 流速(BV/h) 用量(BV)
反洗 清水 2.0~4.0 1.5~2.0
再生 5～7%NaCl溶液 1.5~2.0 2.0~2.5
置换 清水 1.0~2.0 1.0~1.5
淋洗 清水 5.0~10.0 2.0~4.0
运行 原水 5.0~15.0 ——

SL408离子交换法提取金
SL408是在大孔结构的苯乙烯—二乙烯苯共聚体上主要带有混合碱性的阴离子交换树脂，主要用于氰化工艺中吸附金。混合碱性阴离子交换树脂在电镀过程中提取金，是因它兼有强碱树脂的良好吸附性能和弱碱树脂的解析性能，比其他树脂具有更好的选择性、机械强度和吸附、解吸性能。
SL408对氯化络合物的亲和性次序为：


由干SL408树脂为大孔结构，所以能提高树脂内的离子扩散速度，从而加快过程中总的离子交换速度，大大改善树脂的动力学特性。与普通凝胶型离子交换树脂相比，具有更强的抗污染能力和更广泛的适应性。机械强度好，有弹性，不易被具有氧化性的离子所破坏，也不易因膨胀收缩而破坏结构，网孔不容易受有机物污染和容易吸附与再生容易等优点。
SL408阴离子交换树脂主要性能
指标名称 指标
外观 乳白色不透明球状颗粒
功能基团 -N(CH3)2·H2O
出厂型式 游离胺型
含水量 % 48～58
质量全交换容量 mmol/g(干) ≥4.35
体积全交换容量 mmol/ml ≥1.2
湿真密度 g/ml 1.03～1.06
湿视密度 g/ml 0.65～0.72
渗磨圆球率 % ≥90
范围粒度 % 常规型(0.60～1.25mm) ≥95
温度 ℃ 60
pH值 0 ～ 7
膨胀率 % ～ 20

离子交换法提取硫酸粘杆菌素
摘要 研究SL251离子交换树脂对硫酸粘菌素的吸附性能、吸附容量和洗脱性能，并与D113树脂进行了对比试验，结果表明SL251对硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，树脂的周期重复率好，应用于实际生产中树脂性能稳定，非常适合实际生产中使用。
关键词 硫酸粘菌素；SL251；吸附容量；吸附率；解析率
前 言
硫酸粘杆菌素的分子式及分子量
COLISTIN Ａ C53H100N16O13 1169
COLISTIN B C52H98N16O13 1155
硫酸粘杆菌素又名硫酸粘菌素、克利斯汀(Colistin)、多粘菌素E(Polymyxin E)、抗敌素等,系由多粘轩菌培养液中获得的碱性琐环状多肽类(po1ypeptide system)抗生素, 是多粘菌素E1和E2的混合物。硫酸粘杆菌素为白色粉末,易溶于水,耐热, 消化道不易吸收, 排泄迅速, 毒性小, , 不易产生耐药菌株, 是安全的畜禽促生长抗生素之一。
硫酸粘菌素是由多种氨基酸和脂肪酸组成的一种碱性多肽类抗生素，它的分离可用吸附法、沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法，其中以离子交换法应用广。离子交换法系利用硫酸粘菌素为碱性化合物的性质，可用甲基丙烯酸型羧酸基树脂或丙烯酸羧酸基树脂，后者性能较好，吸附量较高，如交联度选择适当（一般以2-3%DVB较好），吸附量右达20×107u/g.
发酵液中含有大量的胶粘状多糖物质，用稀酸处理使其水解，故发酵液加草酸酸化至pH3.5-4.0，然后再加草酸钠，过滤。同时除去无机（Ca、Fe）和有机阳离子，它们在离子交换吸附时起竞争作用。然后 以氢氧化钠中和，通入离子交换树脂（钠型）柱中进行吸附。
本试验研究离子交换树脂对硫酸粘菌素的吸附性、吸附容量和洗脱性，用D113大孔丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂和SL251大孔丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂进行提取硫酸粘菌素对比试验。具体试验在浙江康裕制药厂进行。

试验部分
硫酸粘菌素的提纯以离子交换法应用广，通过提取试验，找出适合的离子交换树脂，同时得出离子交换树脂的佳吸附和洗脱条件。



一、小型试验
D113树脂和SL251树脂都得进行预处理。树脂先用清水洗至出水无色无味，用约两倍树脂体积的约4%盐酸溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为6左右；再用约两倍树脂体积的约4%氢氧化钠溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为8左右。将预处理好的树脂装于交换柱中，用2倍树脂体积4%氢氧化钠溶液以1BV/h的流速通过树脂层，再用纯水以5BV/h清洗至出水pH为9，将树脂转成钠型，备用。
试验方法：将转成钠型的树脂装于交换柱中，玻璃交换柱直径为4.5cm，树脂装载高度为22cm，树脂体积为350ml，将硫酸粘菌素脱钙液（脱钙液效价为138651u/ml， pH约为7）以10ml/min的流速通过树脂层，每隔三小时取流出尾液，检测流出液的硫酸粘菌素效价（u/ml）。当运行至硫酸粘菌素出液效价至进液效价90%时，树脂即为失效。树脂失效后，用纯水以2BV/h的流速将残留的硫酸粘菌素脱钙液洗出，开始一倍体积的洗出液回用，清洗约五个树脂床层后，用5-6%的硫酸溶液以0.5BV/h进行洗脱，收集洗脱液，每100ml洗脱液检测其硫酸粘菌素效价。不同周期吸附数据见表1，吸附曲线见图1；不同周期洗脱数据结果见表2，解析数据见图2；不同周期的吸附容量、洗脱量和解析率见表3。
9.50
从表1、表2、表3和图1、图2来看，通过吸附和解析对比试验，可以看出SL251排出尾液硫酸粘菌素的效价值更低，在个三小时检测尾液的效价值为0，在同比条件下，后面的每一个检测数据都比D113排出尾液的效价低，说明SL251树脂比D113交换硫酸粘菌素能力更好，SL251树脂对硫酸粘菌素的吸附容量比D113高150%，从吸附容量和吸附能力来看，SL251树脂很适合用来吸附硫酸粘菌素；
另外，通过解析对比试验，数据表明SL251解析液效价值更集中，同等条件下所需的洗脱剂更少，这样所需处理的解析液就少，从生产角度讲有更好经济效益。SL251树脂和D113树脂的解析率都很高，达到90%以上。树脂解析率高，说明树脂的交换能力恢复性好，树脂上残留的杂质少，这样更有利于树脂下一周期的吸附。
综合吸附和解析对比试验，可以得出结论，SL251比D113更适合提取硫酸粘菌素。从三个周期的吸附和解析对比曲线来看，SL251树脂交换硫酸粘菌素周期重复性好，非常适合实际生产上使用。
二、大型试验
通过小型试验结果，浙江康裕制药厂采用杭州争光树脂有限公司的SL251树脂用于提取硫酸粘菌素。实际生产中SL251树脂装于直径为1000mm的衬胶钢体交换柱中，树脂装填高度为3500mm，交换柱内树脂层上空间为1500mm。树脂在交换柱中，先用清水进行反洗至出水澄清无杂质，再用清水正洗至出水澄清，然后进行预处理，预处理方法如下：用约两倍树脂体积的约4%盐酸溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为6左右；再用约两倍树脂体积的约4%氢氧化钠溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为8左右。树脂预处理好后，用2倍树脂体积4%氢氧化钠溶液以1BV/h的流速通过树脂层，再用纯水以5BV/h清洗至出水pH为9，将树脂转成钠型，备用。
用料液（硫酸粘菌素效价约为130000 u/ml）用2BV/h的流速运行，通过SL251树脂交换料液中的硫酸粘菌素，每隔三小时取流出尾液，检测流出液的硫酸粘菌素效价（u/ml），当个交换柱的流出尾液的效价达进口料液效价10%时，即串联运行到第二个交换柱，如此重复循环。在个交换柱吸附至流出尾液的效价达进口料液效价90%时，个交换柱吸附饱和。当交换柱吸附饱和后，先用纯水以2BV/h的流速将残留的硫酸粘菌素脱钙液洗出，开始一倍体积的洗出液回用，清洗约五个树脂床层后，用约6%的硫酸溶液以0.5BV/h进行洗脱，检测解析液的效价，每隔30min解析液取样，检取测其硫酸粘菌素效价。
具体运行将数据见表4、表5、表6和图3、图4。
表4 大试不同周期树脂吸附尾液硫酸粘菌素的效价（u/ml）
处理量（BV）
周期数 树脂 6 12 18 24 30 36 42
周期 SL251 0 835 20489 74852 93597 106287 118547
第二周期 SL251 0 857 20154 76358 94985 105489 115624
第三周期 SL251 0 867 21562 75462 95865 106853 113657
第四周期 SL251 0 902 22361 76532 96598 113200 120456
第五周期 SL251 0 896 23102 78524 95674 109875 121035



图3大试不同周期树脂吸附硫酸粘菌素尾液效价变化曲线图
表5 大试不同周期树脂解析液硫酸粘菌素的效价（u/ml）
解析液（BV）
周期数 树脂 0.25 0.5 0.75 1.00 1.25 1.50
周期 SL251 1045214 2156247 4156854 2335845 1025814 155681
第二周期 SL251 1135248 2096378 4163258 2401587 1014751 142358
第三周期 SL251 1068514 2056385 4196547 2396874 1002365 151024
第四周期 SL251 1035987 2048574 4148965 2324587 1024587 150246
第五周期 SL251 1024856 2035489 4135464 2302497 1012147 151204



图4 大试不同周期树脂解析液硫酸粘菌素效价变化曲线图
表6 大试不同周期的的吸附容量、洗脱量和解析率
项目
周期数 树脂 吸附容量
万u/L-R 洗脱量
万u/L-R 洗脱率
%
周期 SL251 297233.8 271890.8 91.47
第二周期 SL251 298751.6 273838.0 91.66
第三周期 SL251 296840.8 271792.5 91.56
第四周期 SL251 287970.9 268323.9 93.18
第五周期 SL251 288535.0 266540.5 92.38
从表4、表5、表6和图3、图4来看，通过吸附和解析对比试验，可以看出SL251对硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，树脂的周期重复率好，应用于生产性能稳定，非常适合实际生产中使用。树脂投入大试验，试验结果说明SL251完全可用生硫酸粘菌素的提取。
三、树脂性能试验
为了观察树脂应用于实际生产中性能变化，在一年多的生产中我们对树脂取样进行分析检测，同时与新树脂的性能进行对比。试验结果见表7。
表7 SL251运行初期和运行一年多理化性能对比
指标名称 新树脂 运行6个月 运行12个月
含水量 % 55.36 56.45 56.84
质量交换容量 mmol/g 11.26 11.21 11.15
体积交换容量 mmol/ml 3.77 3.66 3.56
湿视密度 g/ml 0.75 0.75 0.74
湿真密度 g/ml 1.15 1.15 1.14
粒度范围 (0.45~1.25mm) % 98.0 96.8 93.6
有效粒径 mm 0.62 0.60 0.57
均一系数 1.42 1.43 1.48
渗磨圆球率 % 96.5 94.6 91.6
从上表看，SL251树脂在运行一年后，树脂的交换容量下降了约1%，说明树脂在使用一年后树脂交换能力基本上还保持新树脂的能力，树脂有效粒径有所降低，树脂在使用一年后，由于受转型体积发生变化以及树脂在反洗冲洗过程中的影响，树脂难免会受到磨损，但树脂渗磨圆球率下降幅度仅为4.96%，说明整体的强度并没有发生很大变化，还完全可以用于生产。
结 论
综合SL251树脂对硫酸粘菌素的吸附和解析试验以及树脂在使用一年后性能的变化，可以得出以下结论经。
1. SL251比D113更适合提取硫酸粘菌素。
2. 从树脂实际应用中可以得出，SL251对硫酸粘菌素具有的吸附容量，的吸附能力，提高了硫酸粘菌的得率，减少了对尾液的处理成本。
3. 数据表明SL251对硫酸粘菌素在吸附后解析性，解析峰集中，更有利于对解析液的后处理，降低了解析液的处理量，提率。
4. 从小试三个周期的吸附和解析对比曲线和实际生产的吸附和解析对比曲线来看，SL251树脂交换硫酸粘菌素周期重复性好，非常适合实际生产上使用。
5. SL251树脂在实际使用中性能稳定，非常适合实际生产要求。

离子交换树脂在电镀废水回收锰、铬中的应用
设计方案：
一、客户水质及要求
水量：100m3/h
基础含盐量高
锰离子：2g/L（换算离子摩尔浓度为2000÷55=36.36mmol/L）
重铬酸根：100mg/L（换算离子摩尔浓度为100÷216=0.46 mmol/L）
硫酸铵：2g/L
pH：3-4
回收锰离子阳柱
装填量：35m3
树脂型号：SL258
再生周期：5天
回收重铬酸根阴柱
装填量：10m3
树脂型号：SL451
再生周期：5天
二、离子交换柱的设计参数
1、SL258除锰阳离子交换器：
直径：Ф3000×2200(直径×树脂层高)
形式：压力式
设计压力：0.4Mpa
试验压力：0.6Mpa
正常流量：100.0m3/h
材质：碳钢衬胶
垫层：石英砂
树脂装填量：15.5m3
如再生周期为5天，流量为100.0m3/h，总制水量为5×24×100=12000m3。
一天离子交换柱周期制水量为（15.5×2000÷36.36=852.6m3）需要离子交换柱数量：12000÷852.6=14台，那么需要SL258树脂体积为217m3。
上述再生周期为5天，不合理，树脂用量太大。如果改为一天再生一次，1×24×100=2400m3，2400÷852.6=2.8台即3台，那么需要SL258树脂体积为46.5m3。
2、SL451除重铬酸根阴离子交换器：
直径：Ф2500×2200(直径×树脂层高)
形式：压力式
设计压力：0.4Mpa
试验压力：0.6Mpa
正常流量：100.0m3/h
材质：碳钢衬胶
垫层：石英砂
树脂装填量：10.8m3
如再生周期为5天，流量为100.0m3/h，总制水量为5×24×100=12000m3。
一天离子交换柱周期制水量为（10.8×800÷0.46=18782.6m3），所以需要离子交换柱数量：1台，那么需要SL451树脂体积为10.8m3。
注意：本项目中的SL451好选用本公司强度较好的SL408好，由于一般的SL451在硫酸根含量高的系统中，膨胀度较大，容易疲劳，影响树脂强度，易破碎，而且该系统的重铬酸根还有一定的氧化性。