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    離子交換樹脂靜態實驗方法

    2018-07-31 09:47:37
     

    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。

       二.樹脂的初步篩選

          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

    進料濃度(mg/l

    500

    樹脂吸附容量(g/l

    80

    預期處理倍數(BV

    160

          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。



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