離子交換樹脂靜態實驗方法

      介紹一種簡單用于評估樹脂可行性的方法。這個方法可以用來進行樹脂的篩選，吸附和再生條件也能同樣很快的得到。實驗的開展非常簡單，僅需要實驗室一些常規的儀器。這些實驗的目的并不是獲得*終的實驗條件，只是提供一個樹脂是否可行的預判。

   一．方法和材料

      實驗的前提是必須有一個好的分析方法，沒有好的分析做支持，許多非常重要的信息會被忽略。

      實驗儀器會根據物料的不同有所變化。盛放物料的容器，溫度控制需根據物料本身的特性需求評估，對于是否有機械攪拌無特殊要求，但是需要保持平行實驗條件一致。

      縮小待選樹脂范圍，根據樹脂和物料的性質初步評判樹脂法的可行性。

      采用靜態吸附實驗方法：

      1、樹脂一般需要經過預處理。離子交換樹脂需要使用其相應的再生方法處理為對應的形態；吸附樹脂經過溶劑提取水洗后無溶劑殘留。

      2、稱取一定量的去除游離水之后的樹脂樣品于容器中，加入一定量的待處理物料。

      一般建議樹脂：物料質量比為1：10。靜態實驗樹脂一般稱量的為濕態重量，物料可根據其密度與體積對應。

      如果樹脂：物料比例不當，樹脂過量會導致吸附后料液中的有效組分被完全吸附，顯示不出樹脂間差異；如果物料過量可能會導致吸附后料液中有效組分的含量差異不明顯。

      一般情況下如果樹脂：物料質量比達不到1：10的要求，工業化生產的經濟效益會比較低，因此初步篩選可選定1：10，平衡時間為2h（一般情況下的吸附可達到平衡），不改變物料pH值或者有一個比較明確的調節方向。經過平衡之后的樹脂通過過濾或者離心方法從溶液中分離出來，之后分析溶液中的目的組分。

      對照不同樹脂的吸附效果或者脫色效果，初步定樹脂的一個大的使用方向和分類，如結果差異不大可適當增加物料的比例進一步進行驗證。

   三．基本工藝條件選擇（考察*佳的溫度，pH，料液濃度等因素）

      完成樹脂篩選后需要對一些基本的工藝條件進行摸索（如溫度，pH，料液濃度等因素進行確認）。樹脂：料液比例可根據樹脂篩選的數據進行調整。稱取一定量的樹脂樣品，分別進行不同條件下的平行實驗用于確定*佳的工藝條件。

   四．平衡速率的研究（通過平衡時間變化確認動態實驗流速）

      實驗目的是獲取吸附平衡所需要達到的時間。對于離子交換樹脂而言，平衡能夠很快的達到，因此沒有必要進行深入的研究，如需要進行較大范圍的樹脂篩選，靜態實驗能夠幫助*快的縮小樹脂篩選范圍提高效率。對于吸附樹脂，許多吸附過程速率較慢，因此一些有價值的信息會通過工藝設計過程而獲得。

      定量的溶液與樹脂放在容器中混合均勻。隨著時間的推移，溶液中的組分被樹脂吸附去除，可以通過過濾或者離心分離溶液中的組分，然后檢測分析溶液中的目標組分。

      典型的脫色試驗見圖1，在20min時間內，顏色不再有變化說明平衡已經達到。(間隔一定時間取樣檢測)

      如平衡時間較短，則動態實驗時可適當的提高其流速；平衡時間較長，則動態實驗時需要降低其流速。一般吸附較低流速0.5-2BV/h;中等流速2-5BV/h;高吸附流速5-8BV/h。

   五．平衡容量的研究(樹脂吸附容量的確認，可根據此數據大致估算動態吸附的處理量以及進行初步的投資預算)

      由四可知樹脂吸附平衡所需時間，在此可確認*佳的靜態吸附時間。

      根據二初步篩選樹脂的實驗數據，選擇樹脂：料液比分別為1：10，1：20，1：30，1：40，1：50等比例（此處為舉例，需根據初期的實驗數據進行確認），在靜態實驗已經摸索過的*佳實驗條件下（pH，溫度，濃度，吸附時間）進行測試確認樹脂的吸附容量。經過平衡之后的樹脂通過過濾或者離心方法從溶液中分離出來，之后分析溶液中的目的組分。

   樹脂容量結果分析：

   X=樹脂質量

   C0=吸附前物料的濃度（以目的物計）；

   Cf=吸附后物料的平衡濃度；

   Ca=（C0-Cf）*物料體積；

   Ca/X=目的物吸附容量；

   例如：靜態實驗數據如下

      根據預期處理倍數（BV）及料液的體積實驗條件確認動態實驗所需裝填的樹脂體積。或者根據一個靜態實驗的吸附容量計算工業化運行所需的樹脂用量，進行初步的經濟效益評估。