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罗门哈斯是美国最大的专业研究和生产精细化学品及其中间体的跨国公司。在全球范围内,罗门哈斯拥有150家制造工厂和研究机构,年销售额近70亿美元,在世界精细化工行业排名第二。罗门哈斯也是世界上最重要的丙烯酸单体和聚合物供应商。其3000种产品主要应用于涂料、建材、纺织、纸制品、皮革、压敏胶等领域。此外,产品还包括杀菌剂、离子交换树脂、功能化学品、塑料添加剂、农药和电子化学品、胺类及其盐类。

主营业务:离子交换树脂、OPTIDOSE tracer水处理阻垢剂、水处理杀菌剂。

目前,罗门哈斯在亚太地区的销售额约为6543.8+07亿美元,约占其全球总销售额的20%。Doumark表示,未来几年,罗门哈斯将重新分配工作重心,进一步拓展新兴市场,如中国和印度。

据了解,2007年,罗门哈斯全球科研投资预算为3亿美元,其中654.38+0.5亿美元将投入可持续科研项目,如低有机挥发物等环保产品的研发。Doumark表示,除了拓展新兴市场,罗门哈斯还将致力于通过科研和创新来提高销售额。

此外,未来罗门哈斯的M&A行为将集中在三个领域:电子材料、特殊材料和亚克力系列。

罗门哈斯是全球领先的R&D特殊材料公司,主要业务包括油漆和涂料、包装和建筑材料、电子材料等。,服务于建材、电子产品、包装、运输等多个行业。

一、离子交换树脂介绍

离子交换树脂全称由分类名、骨架(或基因)名和基本名组成。孔隙结构可分为凝胶型和大孔型。任何具有物理孔隙结构的大孔树脂都称为大孔树脂,全名前加“大孔”。如分类为酸性,则在名称前加“阳”;如分类为碱性,则在名称前加“阴”。如:大孔强酸苯乙烯阳离子交换树脂。

离子交换树脂根据其基体的类型也可分为苯乙烯树脂和丙烯酸树脂。树脂中化学活性基团的类型决定了树脂的主要性能和种类。首先分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类,分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂分为强酸性和弱酸性,阴离子树脂分为强碱性和弱碱性(或分为中强酸性和中强碱性)。

离子交换树脂的命名:

离子交换产品的型号由三个阿拉伯数字组成,第一个数字代表产品的分类,第二个数字代表骨架的区别,第三个数字是顺序号,用来区分基因、交联剂等的区别。第一位和第二位的含义见表8-1。

表8-1树脂型号中一个和两个数字的含义

代码0 1 2 3 4 5 6

强酸、弱酸、强碱和弱碱结合的两性氧化还原

骨架名称苯乙烯丙烯酸乙酸环氧乙烯吡啶尿素甲醛氯乙烯体系

大孔树脂型号前加“D”,凝胶树脂的交联度值可用型号后加“X”连接阿拉伯数字表示。如D011×7表示交联度为7的大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂。

国内外离子交换树脂的生产厂家和品种很多。国内生产厂家有几十家,主要有上海树脂有限公司、南开化工厂、浙江郑光实业有限公司、陈光化工研究院树脂厂、江苏赛克斯树脂有限公司等。国外比较有名的,比如美国罗门&;Hass公司生产的Amberlite系列,Success公司生产的Ionresin系列,陶氏化学公司生产的Dowex系列,法国的Duolite系列和Asmit系列,日本的Diaion系列,Ionac系列和Allassion系列等。树脂的品牌大部分是由每个制造商或东道国决定的。国外有些产品用字母C代表阳离子树脂(C代表阳离子的首字母),A代表阴离子树脂(A代表阴离子的首字母)。例如,Amberlite的IRC和IRA分别代表阳离子树脂和阴离子树脂。根据中国化学工业部(HG2-884-76)的规定,离子交换树脂的型号由三个阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类:0代表强酸性,1代表弱酸性,2代表强碱性,3代表弱碱性,4代表螯合,5代表两性,6代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构:0代表苯乙烯体系,1代表丙烯酸体系,2代表酚醛体系,3代表环氧体系。第三位是序号,用来区分基质和交联基团的区别。另外,大孔树脂前面有字母d,因此,D001是大孔强酸性苯乙烯树脂。

二、离子交换树脂的基本类型

(1)强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基团- SO3H,在溶液中容易离解出H+,所以是强酸性的。树脂解离后,体内含有的阴离子基团,如SO3 -,可以吸附结合液中的其他阳离子。这两个反应使得树脂中的H+与溶液中的阳离子进行交换。强酸树脂具有很强的离解能力,在酸性或碱性溶液中能离解产生离子交换。

使用一段时间后,树脂要进行再生,即与化学药品进行反方向的离子交换反应,使树脂的官能团恢复原状,重新使用。上述阳离子树脂通过强酸再生,此时树脂释放吸附的阳离子,然后与H+结合,恢复原始组成。

(2)弱酸性阳离子树脂

这类树脂中含有弱酸性基团,如羧基- COOH,能离解水中的H+而呈酸性。树脂解离后,剩余的阴离子基团,如R-首席运营官-(R为烃基),可以吸附并与溶液中的其他阳离子结合,从而产生阳离子交换。这种树脂酸性较弱,在低pH值下难以离解和交换离子,只能在碱性、中性或弱酸性溶液(如pH 5 ~ 14)中工作。这种树脂也是酸再生的(比强酸树脂更容易再生)。

(3)强碱性阴离子树脂

这类树脂含有强碱性基团,如季氨基(也称季氨基)-NR3OH (R为烃基),能解离水中的OH-,呈强碱性。这种树脂的阳离子基团可以吸附并与溶液中的阴离子结合,从而产生阴离子交换。

这种树脂是高度可分解的,可以在不同的pH值下正常工作。用强碱(如NaOH)再生。

(4)弱碱性阴离子树脂

这类树脂含有弱碱性基团,如伯氨基(也叫伯氨基)-NH2,仲氨基(仲氨基)-NHR,或叔氨基(叔氨基)-NR2,能离解水中的OH-,变成弱碱性。这种树脂的阳离子基团可以吸附并与溶液中的阴离子结合,从而产生阴离子交换。在大多数情况下,这种树脂吸附溶液中的所有其他酸分子。只能在中性或酸性条件下工作(如pH 1 ~ 9)。它可以被Na2CO3和NH4OH再生。

(5)离子树脂的转化

以上是树脂的四种基本类型。在实际使用中,这些树脂经常被转化成其他离子类型以满足各种需要。例如,强酸性阳离子树脂经常与NaCl反应并转化成钠树脂以重复使用。工作时,钠树脂释放的Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,将这些离子去除。反应过程中不释放H+,可以避免溶液pH值下降以及由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀)。这种树脂以钠的形式使用后,可以用盐水(无强酸)再生。再如阴离子树脂可转化为氯型重复使用,工作时释放Cl-,其他阴离子被吸附交换,其再生只需盐水溶液即可。氯树脂也可以转化为碳酸氢盐(HCO 3-)。强酸树脂和强碱树脂转化为钠型和氯型后不再有强酸和强碱,但仍具有这些树脂的其他典型性质,如解离性强、工作pH范围宽等。

三。离子交换树脂基体的组成

离子交换树脂的基体主要由苯乙烯和丙烯酸(酯)组成,分别与交联剂二乙烯苯聚合,形成具有长分子骨架和交联的交联网络骨架结构的聚合物。先用苯乙烯树脂,后用丙烯酸树脂。

这两种树脂都有很好的吸附性能,但又各有特点。丙烯酸树脂能交换吸附大部分离子型色素,脱色量大,吸附质易洗脱再生,可作为糖厂的主要脱色树脂。苯乙烯树脂善于吸附糖汁中的芳香物质和多酚色素(包括带负电荷或不带电荷的);但是在再生过程中很难洗脱。因此,先用丙烯酸树脂进行粗脱色,再用苯乙烯树脂进行精脱色,可以充分发挥两种方法的优势。

树脂的交联度,即树脂基体聚合中使用的二乙烯基苯的百分比,对树脂的性能有很大的影响。一般交联度高的树脂聚合紧密,牢固耐用,密度高,内部空隙少,离子选择性强;而交联度低的树脂孔隙较大,脱色能力较强,反应速度较快,但膨胀性较大,机械强度较低,工作时脆而脆。工业离子树脂的交联度一般不低于4%;脱色用树脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂的交联度可以更高。

除了上述苯乙烯系和丙烯酸系两大系列外,离子交换树脂还可以由其他有机单体聚合而成。如酚醛树脂(FP)、环氧树脂(EPA)、乙烯基吡啶树脂(VP)、脲醛树脂(UA)等。

四、离子交换树脂的物理结构

离子树脂通常分为凝胶型和大孔型。

凝胶树脂的聚合物骨架在干燥时没有孔隙。它吸水后膨胀,在大分子链之间形成细孔,通常称为微孔。湿树脂的平均孔径为2 ~ 4nm(2×10-6 ~ 4×10-6mm)。

这些树脂适合吸附无机离子,直径都比较小,一般0.3 ~ 0.6 nm。这种树脂不能吸附大分子有机物,因为后者的尺寸比较大,比如蛋白质分子的直径在5 ~ 20nm,所以不能进入这种树脂的微孔。

大孔树脂是在聚合过程中加入致孔剂,形成内部有大量永久性微孔的多孔海绵状骨架,然后引入交换基团制成的。它既有大孔又有大孔。润湿树脂的孔径为100 ~ 500 nm,其大小和数量可在制造过程中控制。孔的表面积可以增加到1000m2/g以上..江苏赛克斯树脂有限公司不仅为离子交换提供了良好的接触条件,缩短了离子扩散的距离,而且增加了许多链状活性中心,可以像活性炭一样吸附各种非离子物质,通过分子间的范德华力,通过分子吸附扩展其功能。一些没有交换官能团的大孔树脂也能吸附分离多种物质,如化工厂废水中的酚类物质。

大孔树脂孔隙多而大,表面积大,活性中心多,离子扩散和离子交换快,比凝胶树脂快十倍左右。使用时,见效快,效率高,缩短了所需的治疗时间。大孔树脂还有很多优点:耐溶胀,不易破碎,耐氧化,耐磨损,耐热,耐温变,易吸附交换有机大分子,所以抗污染能力强,易再生。

动词 (verb的缩写)离子交换树脂的离子交换容量

离子交换树脂在离子交换反应中的性能表现在它的“离子交换容量”,即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫当量数,meq/g(干)或meq/mL(湿);当离子为一价时,毫克当量数为毫克分子数(对于二价或多价离子,前者为后者乘以离子化合价)。它有三种表现形式:总交换容量、工作交换容量和再生交换容量。

1,总交换容量,表示单位量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团总数。

2.工作交换容量是指树脂在一定条件下的离子交换容量,与树脂的种类和总交换容量有关,也与具体的工作条件如溶液组成、流速、温度等因素有关。

3.再生交换容量是指在一定再生剂量下得到的树脂再生的交换容量,表示树脂中原有化学基团的再生和恢复程度。

再生交换容量一般为总交换容量的50 ~ 90%(一般控制在70 ~ 80%),而工作交换容量为再生交换容量的30 ~ 90%(用于树脂再生)。后一个比率也叫树脂利用率。

在实际使用中,离子交换树脂的交换容量包括吸附容量,但后者所占的比例因树脂的结构而异。目前还不能单独计算。在具体设计时,需要根据经验数据进行修正,并在实际操作中进行检验。

离子树脂交换容量的测定一般用无机离子进行。这些离子尺寸很小,可以自由扩散到树脂中,并与树脂内部的所有交换基团发生反应。但在实际应用中,溶液中往往含有高分子有机化合物,体积较大,难以进入树脂的微孔,所以实际交换容量会低于无机离子测得的值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸和要处理的物质有关。

第六,离子交换树脂的吸附选择性

离子交换树脂对溶液中不同的离子有不同的亲和力,对它们的吸附有选择性。树脂对各种离子的交换吸附程度有一个普遍规律,但不同的树脂可能略有不同。主要规则如下:

(1)对阳离子的吸附

高价离子通常被优先吸附,而低价离子被弱吸附。在同价离子中,直径较大的离子被强吸附。一些阳离子按以下顺序被吸附:

Fe3+>;Al3+>;Pb2+>;Ca2+>;Mg2+>;k+& gt;na+& gt;H+

(2)阴离子的吸附

强碱性阴离子交换树脂吸附无机酸根的一般顺序如下:

SO42->;NO3->;cl->;HCO 3-& gt;哦-

弱碱性阴离子交换树脂吸附阴离子的一般顺序如下:

哦-& gt;柠檬酸盐3->;SO42->;酒石酸盐2->;草酸二->;PO43->;NO2- & gt;cl->;醋酸盐->;碳酸氢根-

(3)有色物质的吸附

强碱性阴离子树脂常用于糖液脱色,对类黑色素(还原糖与氨基酸的反应产物)和还原糖的碱性分解产物有较强的吸附作用,而对焦糖色素的吸附作用较弱。这被认为是因为前两者通常带负电,而焦糖的电荷较弱。

一般交联度高的树脂离子选择性强,大孔结构的树脂选择性比凝胶树脂低。这种选择性在稀溶液中较大,在浓溶液中较小。

七、离子交换树脂的物理性质

离子交换树脂的粒度及相关物理性质对其工作和性能有很大影响。

(1)树脂颗粒尺寸

离子交换树脂通常做成小珠,大小也很重要。树脂微粒反应速度较高,但微粒对液体通过的阻力较大,需要较高的工作压力;尤其是浓缩糖液粘度高,这种影响更显著。因此,应适当选择树脂颗粒的尺寸。如果树脂的粒径在0.2毫米(70目左右)以下,会明显增加流体通过的阻力,降低流量和生产能力。

树脂的粒度通常用湿筛法测定。树脂充分吸水溶胀后过筛,其在20、30、40、50目筛网上的滞留量累加,使90%的颗粒能通过其对应的筛孔直径,称为树脂的“有效粒径”。大多数普通树脂产品的有效粒径在0.4至0.6毫米之间

树脂颗粒是否均匀由均匀系数表示。它是根据测量树脂的“有效粒径”坐标图,取累积滞留量为40%的颗粒,筛孔直径与有效粒径的对应比值。例如,一种树脂(IR-120)的有效粒径为0.4 ~ 0.6 mm,20目筛、30目筛和40目筛上留存的颗粒分别为18.3%、41.1%和31.3%。

(2)树脂密度

树脂干燥时的密度称为真密度。单位体积的湿树脂重量(甚至颗粒间的间隙)称为表观密度。树脂的密度与其交联度和交换基团的性质有关。一般交联度高的树脂密度较高,强酸性或强碱性的树脂密度高于弱酸性或弱碱性的树脂,大孔树脂密度较低。如苯乙烯凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1.26g/mL,表观密度为0.85g/mL;而丙烯酸凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL,表观密度为0.75g/mL。

(3)树脂的溶解性

离子交换树脂应该是不溶性物质。而树脂合成过程中混入的低聚合度物质和树脂分解产生的物质,在运行过程中会溶解。具有较低交联度和更多活性基团的树脂具有更大的溶解趋势。

(4)膨胀程度

离子交换树脂含有大量亲水基团,遇水会溶胀。当树脂中的离子发生变化时,如阳离子树脂由H+变为Na+,阴离子树脂由Cl-变为OH-,都是由于离子直径增大而膨胀,增大了树脂的体积。通常,低交联度的树脂具有较高的膨胀度。设计离子交换装置时,必须考虑树脂的膨胀程度,以适应生产运行过程中树脂中离子转化引起的树脂体积的变化。

(5)耐久性

树脂颗粒在使用时有转移、摩擦、膨胀、收缩等变化,长期使用会有少许损耗和破损,所以树脂要有较高的机械强度和耐磨性。一般交联度低的树脂容易断裂,但树脂的耐久性主要取决于交联结构的均匀性和强度。如交联度高、结构稳定、耐反复再生的大孔树脂。

八、离子交换树脂的应用领域:

1)水处理

水处理领域对离子交换树脂的需求量很大,约占离子交换树脂产量的90%,用于去除水中的各种阴、阳离子。目前,离子交换树脂消耗量最大的是用于火电厂的纯水处理,其次是原子能、半导体和电子工业。

2)食品工业

离子交换树脂可用于制糖、味精、酿酒、生物制品等工业装置。比如高果糖浆就是从玉米中提取淀粉,然后水解生成葡萄糖和果糖,再进行离子交换生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。

3)制药行业

制药工业中的离子交换树脂在开发新一代抗生素和提高原抗生素质量方面发挥着重要作用。链霉素的研制成功就是一个突出的例子。近年来,在中医委员会中也有研究。

4)合成化学和石油化学工业

在有机合成中,酸和碱经常用作酯化、水解、酯交换和水合的催化剂。用离子交换树脂代替无机酸和碱也可以进行上述反应,更有优势。比如树脂可以重复使用,产物容易分离,反应器不会被腐蚀,不会污染环境,反应容易控制。

甲基叔丁基醚(MTBE)的制备是以大孔离子交换树脂为催化剂,由异丁烯和甲醇反应制得,取代了原来对环境造成严重污染的四乙基铅。

5)环境保护

离子交换树脂已应用于许多环境保护问题,引起了极大的关注。目前,许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,可通过树脂回收。如去除电镀废液中的金属离子,回收薄膜生产废液中的有用物质。

6)湿法冶金和其他

离子交换树脂可以从贫化铀矿石中分离、浓缩和提纯铀,并提取稀土元素和贵金属。

其他补充:

离子交换技术历史悠久,一些天然物质如沸石、煤磺化制得的磺化煤等都可以用作离子交换剂。然而,随着现代有机合成工业技术的快速发展,开发出了多种性能优异的离子交换树脂,并开发出了许多新的应用方法。离子交换技术发展迅速,广泛应用于许多行业,尤其是高科技行业和科研领域。近年来,国内外生产了数百种树脂,年产量达数十万吨。

在工业应用中,离子交换树脂的优势主要是处理量大,脱色范围广,脱色能力高,可去除多种离子,可反复循环使用,使用寿命长,运行费用低(虽然一次性投资费用较大)。许多基于离子交换树脂的新技术,如色谱分离、离子排斥、电渗析等。,有自己独特的功能,可以执行各种特殊的任务,这是其他方法难以实现的。离子交换技术的开发和应用仍在快速发展。

离子交换树脂的应用是近年来国内外制糖工业的重点研究课题,是制糖现代化的重要标志。膜分离技术在制糖工业中的应用也得到广泛研究。

离子交换树脂都是有机合成的。常用的原料是苯乙烯或丙烯酸(酯),通过聚合反应生成具有三维网络结构的骨架,然后在骨架中引入不同类型的化学活性基团(通常是酸性或碱性基团)。

离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大部分做成颗粒,也有做成纤维或粉末的。树脂颗粒大小一般在0.3 ~ 1.2 mm范围内,大部分在0.4 ~ 0.6 mm之间,机械强度(牢度)高,化学性质稳定,正常情况下使用寿命长。

离子交换树脂含有一个(或几个)化学活性基团,即交换官能团,它能离解水溶液中的某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH-或Cl-),吸附溶液中原有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子进行交换,从而将溶液中的离子分离出来。

离子交换树脂有很多种,由于化学组成和结构的不同而具有不同的功能和特点,适用于不同的用途。应根据工艺要求和材料性能选择合适的树脂类型和品种。