Solicitando información sobre la resina de intercambio iónico de Rohm and Haas
Rohm and Haas es la mayor empresa multinacional de Estados Unidos especializada en la fabricación de productos químicos finos y sus productos intermedios. A nivel mundial, Rohm and Haas tiene 150 plantas de fabricación e instituciones de investigación, con ventas anuales de casi 7 mil millones de dólares estadounidenses, lo que la sitúa en segundo lugar en la industria de química fina del mundo. Rohm and Haas es también el proveedor líder mundial de monómeros y polímeros acrílicos. Sus más de 3.000 productos se utilizan principalmente en revestimientos, materiales de construcción, textiles, productos de papel, cuero, adhesivos sensibles a la presión y otros campos. incluyen biocidas, resinas de intercambio iónico, productos químicos funcionales, aditivos plásticos, pesticidas y productos químicos electrónicos, aminas y sus sales.
El negocio principal es la resina de intercambio iónico, el agente antiincrustante para tratamiento de agua trazador OPTIDOSE y el bactericida para tratamiento de agua.
Actualmente, las ventas de Rohm and Haas en la región de Asia y el Pacífico son aproximadamente 17 mil millones , representando alrededor del 20% de sus ventas globales totales. Doumak dijo que en los próximos años, Rohm and Haas redistribuirá su enfoque de trabajo y se expandirá aún más a mercados emergentes, como China e India.
Se entiende que en 2007, el presupuesto global de inversión en investigación científica de Rohm and Haas fue de 300 millones de dólares, de los cuales 150 millones de dólares se invertirán en proyectos de investigación científica sostenibles, como los de baja materia orgánica volátil y otros medioambientalmente. productos amigables. Doumak dijo que además de expandirse a los mercados emergentes, Rohm and Haas también se centrará en aumentar las ventas a través de la investigación científica y la innovación.
Además, las futuras fusiones y adquisiciones de Rohm and Haas se centrarán en tres campos: materiales electrónicos, materiales especiales y series acrílicas.
Rohm and Haas es la empresa líder mundial en investigación y desarrollo de materiales especiales. Su negocio principal incluye materiales de pintura y revestimiento, materiales de embalaje y construcción, materiales electrónicos, etc., y presta servicios a materiales de construcción y productos electrónicos. embalaje y transporte, etc. industria.
1. Introducción básica a la resina de intercambio iónico
El nombre completo de la resina de intercambio iónico consta del nombre de clasificación, el nombre del esqueleto (o gen) y el nombre básico. La estructura de poros se divide en dos tipos: tipo gel y tipo macroporoso. Cualquier resina con estructura de poros físicos se denomina resina macroporosa y se añade "macroporosa" antes del nombre completo. Si se clasifica como ácido, se debe agregar "yang" antes del nombre; si se clasifica como alcalino, se debe agregar "yin" antes del nombre. Por ejemplo: resina de intercambio catiónico macroporosa, fuertemente ácida, a base de estireno.
La resina de intercambio iónico también se puede dividir en resina estirénica y resina acrílica según el tipo de su matriz. El tipo de grupos químicamente activos en la resina determina las principales propiedades y categorías de la resina. Primero, se divide en dos categorías: resina catiónica y resina aniónica, que pueden realizar el intercambio iónico con cationes y aniones en la solución, respectivamente. Las resinas catiónicas se dividen además en categorías ácidas fuertes y débilmente ácidas, y las resinas aniónicas se dividen además en categorías fuertemente alcalinas y débilmente alcalinas (o se dividen en categorías ácidas medio-fuertes y alcalinas medio-fuertes).
El método de denominación de la resina de intercambio iónico:
El número de modelo de los productos de intercambio iónico consta de tres números arábigos. El primer dígito representa la clasificación del producto y el segundo dígito representa. la diferencia en el esqueleto, el tercer dígito es el número de secuencia para distinguir diferencias en genes, agentes de entrecruzamiento, etc. El significado del primer y segundo dígito se muestra en la Tabla 8-1.
Tabla 8-1 El significado de uno y dos dígitos en el número de modelo de resina
Código 0 1 2 3 4 5 6
Nombre de clasificación Ácido fuerte Débil ácido Fuertemente básico, débilmente básico, quelante, anfótero, redox
Nombre del esqueleto: A base de estireno, a base de acrílico, a base de acético, a base de epoxi, a base de vinilpiridina, a base de urea-formaldehído, cloruro de vinilo -basada
Resina macroporosa Agregue "D" antes del número de modelo y el valor del grado de reticulación de la resina en gel se puede expresar usando una "×" seguida de números arábigos después del número de modelo. Por ejemplo, D011×7 representa una resina de intercambio catiónico macroporosa fuertemente ácida a base de estireno con un grado de reticulación de 7.
Existen muchos fabricantes y variedades de resinas de intercambio iónico en el país y en el extranjero.
Hay docenas de plantas de fabricación nacionales, las principales incluyen Shanghai Resin Co., Ltd., Nankai Chemical Plant, Zhejiang Zhengguang Industrial Co., Ltd., Chenguang Chemical Research Institute Resin Factory, Jiangsu Secoses Resin Co., Ltd., etc. .; los más famosos en el extranjero son los de Estados Unidos: la serie Amberlite producida por Rohm & Hass, la serie Ionresin producida por Success, la serie Dowex producida por Dow Chemical Company, la serie francesa Duolite y la serie Asmit, la serie japonesa Diaion , y la serie Ionac, la serie Allassion, etc. La mayoría de los grados de resina los determina cada fabricante o país. Algunos productos extranjeros usan la letra C para representar resina catiónica (C es la primera letra del catión) y A representa la resina aniónica (A es la primera letra del anión). Por ejemplo, IRC e IRA de Amberlite son resina catiónica y resina aniónica respectivamente. Representan resina catiónica y resina aniónica respectivamente. El Ministerio de Industria Química de mi país estipula (HG2-884-76) que el número de modelo de resina de intercambio iónico consta de tres números arábigos. El primer número representa la clasificación del producto: 0 representa acidez fuerte, 1 representa acidez débil, 2 representa alcalino fuerte, 3 representa alcalino débil, 4 representa quelante, 5 representa anfótero y 6 representa redox. El segundo dígito representa diferentes estructuras esqueléticas: 0 representa el sistema de estireno, 1 representa el sistema acrílico, 2 representa el sistema fenólico, 3 representa el sistema epoxi, etc. El tercer dígito es el número de secuencia, que se utiliza para distinguir diferencias en la matriz, grupos de entrecruzamiento, etc. Además, se añade la letra D antes del número para resina macroporosa. Por tanto, D001 es una resina estirénica macroporosa fuertemente ácida.
2. Tipos básicos de resinas de intercambio iónico
(1) Resinas catiónicas fuertemente ácidas
Este tipo de resina contiene una gran cantidad de grupos ácidos fuertes, como como ácido sulfónico La base -SO3H se disocia fácilmente en H en la solución, por lo que es fuertemente ácida. Una vez disociada la resina, los grupos cargados negativamente contenidos en el cuerpo, como el SO3-, pueden adsorber y unirse a otros cationes en la solución. Estas dos reacciones intercambian H en la resina con cationes en la solución. La resina fuertemente ácida tiene una fuerte capacidad de disociación y puede disociarse y producir intercambio iónico en soluciones ácidas o alcalinas.
Después de un tiempo de uso de la resina es necesario regenerarla, es decir, se utilizan productos químicos para hacer que la reacción de intercambio iónico transcurra en sentido contrario, de manera que los grupos funcionales de la La resina vuelve a su estado original para su reutilización. Como se mencionó anteriormente, la resina catiónica se regenera con ácido fuerte. En este momento, la resina libera los cationes adsorbidos y luego se combina con H para restaurar su composición original.
(2) Resina catiónica débilmente ácida
Este tipo de resina contiene grupos débilmente ácidos, como el carboxil-COOH, que puede disociar el H en agua y volverse ácido. Los grupos cargados negativamente restantes después de la disociación de la resina, como R-COO- (R es un grupo hidrocarbonado), pueden adsorberse y combinarse con otros cationes en la solución para producir intercambio catiónico. La acidez de esta resina, es decir, la propiedad de disociación, es débil y es difícil disociar y realizar el intercambio iónico a pH bajo. Solo puede funcionar en soluciones alcalinas, neutras o ligeramente ácidas (como pH 5 a 14). . Este tipo de resina también se regenera con ácido (más fácil de regenerar que las resinas fuertemente ácidas).
(3) Resina aniónica fuertemente básica
Este tipo de resina contiene grupos básicos fuertes, como grupos amina cuaternaria (también conocidos como grupos amina cuaternaria)-NR3OH (R es carbono Hidrógeno grupo), puede disociarse en OH- en agua y volverse fuertemente alcalino. Los grupos cargados positivamente de esta resina pueden adsorberse y combinarse con los aniones en la solución, produciendo así intercambio aniónico.
Esta resina es altamente disociativa y puede trabajar normalmente a diferentes niveles de pH. Se regenera con una base fuerte (como NaOH).
(4) Resina aniónica débilmente básica
Este tipo de resina contiene grupos débilmente básicos, como el grupo amino primario (también conocido como grupo amino primario)-NH2, el grupo amino secundario ( Grupo amina secundaria)-NHR, o grupo amina terciaria (grupo amina terciaria)-NR2, pueden disociarse en OH- en agua y volverse débilmente alcalinos. Los grupos cargados positivamente de esta resina pueden adsorberse y combinarse con los aniones en la solución, produciendo así intercambio aniónico. Esta resina en la mayoría de los casos adsorbe todas las demás moléculas de ácido en la solución.
Sólo puede funcionar en condiciones neutras o ácidas (como pH 1 ~ 9). Se puede regenerar con Na2CO3 y NH4OH.
(5) Transformación de la resina iónica
Los anteriores son los cuatro tipos básicos de resina. En el uso real, estas resinas a menudo se convierten en otras formas iónicas para satisfacer diversas necesidades. Por ejemplo, las resinas catiónicas ácidas fuertes a menudo se hacen reaccionar con NaCl para convertirlas en resinas de tipo sodio para su reutilización. Durante la operación, la resina de sodio libera Na e intercambia adsorción con cationes como Ca2 y Mg2 en la solución para eliminar estos iones. No se libera H durante la reacción, lo que puede evitar la caída del pH de la solución y los efectos secundarios resultantes (como la conversión de sacarosa y la corrosión del equipo, etc.). Después de usar esta resina en forma de sodio, se puede regenerar con salmuera (no se usa ácido fuerte). Otro ejemplo es que la resina aniónica se puede convertir en cloro para su reutilización. Libera Cl- durante la operación y adsorbe e intercambia otros aniones. Su regeneración solo requiere una solución de agua salada. La resina de cloro también se puede convertir en carbonato de hidrógeno (HCO3-) para su funcionamiento. Después de convertirse en formas de sodio y cloro, las resinas fuertemente ácidas y las resinas fuertemente alcalinas ya no tienen una acidez fuerte ni una alcalinidad fuerte, pero aún tienen otras propiedades típicas de estas resinas, como una fuerte disociación y un amplio rango de pH de trabajo.
3. Composición de la matriz de resina de intercambio iónico
La matriz de la resina de intercambio iónico (ionresin), las materias primas de fabricación incluyen principalmente estireno y ácido acrílico (éster). Se produce la reacción de polimerización. con el agente reticulante divinilbenceno para formar un polímero con una estructura de esqueleto de red de largas cadenas moleculares principales y cadenas cruzadas reticuladas. Primero se utiliza resina estirénica y después resina acrílica.
Las propiedades de adsorción de estos dos tipos de resinas son muy buenas, pero tienen características diferentes. La resina acrílica puede intercambiar y adsorber la mayoría de los pigmentos iónicos, tiene una gran capacidad de decoloración y los materiales adsorbidos son más fáciles de eluir y de regenerar. Puede usarse como principal resina decolorante en las fábricas de azúcar. La resina de estireno es buena para adsorber sustancias aromáticas y pigmentos polifenólicos (incluidos los cargados negativamente o sin carga) en el jugo de azúcar, sin embargo, es difícil de eluir durante la regeneración. Por lo tanto, la solución de azúcar se decolora primero en forma gruesa con resina acrílica y luego se decolora finamente con resina de estireno, lo que puede aprovechar al máximo las ventajas de ambos.
El grado de reticulación de la resina, es decir, el porcentaje de divinilbenceno utilizado en la polimerización de la matriz de la resina, tiene una gran influencia en las propiedades de la resina. Generalmente, las resinas con un alto grado de entrecruzamiento se polimerizan más estrechamente, son fuertes y duraderas, tienen una mayor densidad, tienen menos huecos internos y son más selectivas para los iones, mientras que las resinas con un bajo grado de entrecruzamiento tienen mayor; Poros y tienen capacidades de decoloración más fuertes, la velocidad de reacción es más rápida, pero la expansión es mayor durante el trabajo, la resistencia mecánica es ligeramente menor y es relativamente frágil y quebradiza. El grado de reticulación de las resinas iónicas para aplicaciones industriales generalmente no es inferior a 4; el grado de reticulación de las resinas utilizadas para la decoloración generalmente no es superior a 8; el grado de reticulación de las resinas utilizadas únicamente para adsorber iones inorgánicos puede ser; más alto.
Además de las dos series anteriores de estireno y acrílico, la resina de intercambio iónico también se puede fabricar polimerizando otros monómeros orgánicos. Como la serie fenólica (FP), la serie epoxi (EPA), la serie vinilpiridina (VP), la serie urea-formaldehído (UA), etc.
4. Estructura física de la resina de intercambio iónico
Las resinas iónicas suelen dividirse en dos tipos: tipo gel y tipo macroporoso.
El esqueleto polimérico de la resina tipo gel no presenta poros en su interior cuando está seca. Se hincha cuando absorbe agua, formando poros muy finos entre los enlaces de macromoléculas, a menudo llamados microporos. El diámetro medio de poro de la resina húmeda es de 2 a 4 nm (2×10-6 a 4×10-6 mm).
Este tipo de resina es más adecuada para adsorber iones inorgánicos. Su diámetro es pequeño, generalmente de 0,3 a 0,6 nm. Este tipo de resina no puede adsorber sustancias orgánicas macromoleculares porque estas últimas son de mayor tamaño, como moléculas de proteínas con un diámetro de 5 a 20 nm, y no pueden entrar en los poros microscópicos de este tipo de resina.
La resina macroporosa se fabrica añadiendo un porógeno durante la reacción de polimerización para formar un esqueleto poroso similar a una esponja con una gran cantidad de microporos permanentes en su interior, y luego introduciendo grupos de intercambio.
Tiene microporos y macroporos, y el diámetro de los poros de la resina humedecida es de 100 a 500 nm. Su tamaño y número se pueden controlar durante la fabricación. La superficie de los canales se puede incrementar hasta superar los 1000m2/g. Organizado por Jiangsu Secoses Resin Co., Ltd. Esto no solo proporciona buenas condiciones de contacto para el intercambio iónico, acorta la distancia de difusión de iones, sino que también agrega muchos centros activos de eslabones de cadena, que se generan a través de la fuerza de van der Waals entre las moléculas. Adsorbe diversas sustancias no iónicas como el carbón activado y amplía sus funciones. Algunas resinas macroporosas sin grupos funcionales de intercambio también pueden adsorber y separar una variedad de sustancias, como los fenoles en las aguas residuales de las plantas químicas.
Los poros dentro de la resina macroporosa son muchos y grandes, el área de superficie es grande, hay muchos centros activos, la velocidad de difusión de iones es rápida y la velocidad de intercambio iónico también es mucho más rápida, aproximadamente diez veces más rápido que la resina en gel. Es rápido y eficiente cuando se usa, y se acorta el tiempo de procesamiento requerido. La resina macroporosa también tiene muchas ventajas: resistencia a la hinchazón, no es fácil de romper, resistencia a la oxidación, resistencia al desgaste, resistencia al calor y al cambio de temperatura, y una adsorción e intercambio más fácil de macromoléculas orgánicas, por lo que tiene una fuerte resistencia a la contaminación y es relativamente fácil. para regenerarse.
5. Capacidad de intercambio iónico de la resina de intercambio iónico
El rendimiento de la resina de intercambio iónico en la reacción de intercambio iónico se refleja en su "capacidad de intercambio iónico", es decir, por gramo de material seco. resina o por El número de miliequivalentes de iones que pueden intercambiarse por mililitros de resina húmeda, meq/g (seco) o meq/mL (húmedo) cuando el ion es monovalente, el número de miliequivalentes es el número de milimoléculas (para); iones divalentes o multivalentes, el primero es el segundo multiplicado por la valencia del ion). También tiene tres métodos de expresión: "capacidad de conmutación total", "capacidad de conmutación de trabajo" y "capacidad de conmutación de regeneración".
1. La capacidad de intercambio total representa la cantidad total de grupos químicos que pueden sufrir reacciones de intercambio iónico por unidad de cantidad (peso o volumen) de la resina.
2. La capacidad de intercambio de trabajo indica la capacidad de intercambio iónico de la resina bajo ciertas condiciones. Está relacionada con el tipo de resina y la capacidad de intercambio total, así como con las condiciones de trabajo específicas como la composición de la solución, el caudal, temperatura y otros factores.
3. Capacidad de intercambio de regeneración, que representa la capacidad de intercambio de la resina regenerada obtenida bajo una determinada condición de dosis de regeneración, indica el grado de regeneración y recuperación de los grupos químicos originales en la resina.
Por lo general, la capacidad de intercambio de regeneración es del 50 al 90 de la capacidad de intercambio total (generalmente controlada es de 70 a 80), mientras que la capacidad de intercambio de trabajo es del 30 al 90 de la capacidad de intercambio de regeneración (para resina regenerada) Esta última proporción también se denomina utilización de resina.
En el uso real, la capacidad de intercambio de la resina de intercambio iónico incluye la capacidad de adsorción, pero la proporción de esta última varía dependiendo de la estructura de la resina. Todavía no es posible calcularlo por separado en el diseño específico, es necesario corregirlo en función de datos empíricos y revisarlo durante la operación real.
La medición de la capacidad de intercambio de la resina iónica se realiza generalmente con iones inorgánicos. Estos iones son de tamaño pequeño y pueden difundirse libremente en el cuerpo de resina y reaccionar con todos los grupos de intercambio en su interior. En aplicaciones prácticas, la solución suele contener materia orgánica de alto peso molecular. Su tamaño es grande y es difícil entrar en los microporos de la resina. Por lo tanto, la capacidad de intercambio real será menor que el valor medido con iones inorgánicos. Esta situación está relacionada con el tipo de resina, el tamaño estructural de los poros y el material a procesar.
6. Selectividad de adsorción de la resina de intercambio iónico
La resina de intercambio iónico tiene diferentes afinidades por diferentes iones en la solución y es selectiva en su adsorción. Existen reglas generales sobre la fuerza con la que las resinas intercambian y adsorben diversos iones, pero diferentes resinas pueden tener ligeras diferencias. Las reglas principales son las siguientes:
(1) Adsorción de cationes
Los iones de alta valencia generalmente se adsorben preferentemente, mientras que los iones de baja valencia se adsorben débilmente. Entre los iones de la misma valencia, los iones con diámetros mayores se adsorben con mayor fuerza.
El orden en que se adsorben algunos cationes es el siguiente:
Fe3 gt; Al3 gt; Pb2 gt; Mg2 gt; Na gt; ) Para aniones Adsorción
El orden general de adsorción de radicales de ácido inorgánico por resina aniónica básica fuerte es:
SO42-gt; NO3-gt; OH-
p>
El orden general de adsorción de aniones por una resina aniónica débilmente básica es el siguiente:
OH－gt; citrato 3－ gt; tartrato 2- gt; oxalato 2- gt; PO43- gt; NO2- gt; acetato- gt;
(3) Adsorción de sustancias coloreadas
El álcali se usa a menudo para decolorar la solución de azúcar. Es una resina aniónica que tiene una fuerte adsorción de pseudomelanina (el producto de reacción del azúcar reductor y el aminoácido) y productos de descomposición alcalina del azúcar reductor, pero una débil adsorción del pigmento de caramelo. Se cree que esto se debe al hecho de que los dos primeros generalmente tienen carga negativa, mientras que el caramelo tiene una carga débil.
Generalmente, las resinas con un alto grado de reticulación tienen una mayor selectividad iónica, y las resinas de estructura macroporosa tienen una selectividad menor que las resinas tipo gel. Esta selectividad es mayor en soluciones diluidas y menor en soluciones concentradas.
7. Propiedades físicas de la resina de intercambio iónico
El tamaño de partícula y las propiedades físicas relacionadas de la resina de intercambio iónico tienen un gran impacto en su trabajo y rendimiento.
(1) Tamaño de las partículas de resina
La resina de intercambio iónico generalmente se convierte en pequeñas partículas en forma de cuentas, y su tamaño también es importante. Las que tienen partículas de resina más finas tienen una velocidad de reacción más rápida, pero las partículas finas tienen una mayor resistencia al paso del líquido y requieren una mayor presión de trabajo, especialmente cuando la viscosidad del azúcar líquido concentrado es alta, este efecto es más significativo; Por lo tanto, el tamaño de las partículas de resina debe seleccionarse apropiadamente. Si el tamaño de las partículas de resina es inferior a 0,2 mm (aproximadamente 70 mallas), aumentará significativamente la resistencia al paso del fluido y reducirá el caudal y la capacidad de producción.
El método de tamizado húmedo se utiliza generalmente para medir el tamaño de las partículas de resina. La resina se tamiza después de que ha absorbido completamente el agua y se ha hinchado, y la cantidad acumulada se retiene en los días 20, 30, 40, 50. .. los tamices de malla se calculan como 90. El diámetro de los orificios del tamiz por los que pueden pasar las partículas se denomina "tamaño de partícula efectivo" de la resina. El tamaño de partícula efectivo de los productos de resina más comunes está entre 0,4 y 0,6 mm.
La uniformidad de las partículas de resina se expresa mediante el coeficiente de uniformidad. Se basa en la medición del gráfico de coordenadas del "tamaño de partícula efectivo" de la resina, tomando la cantidad de retención acumulada de 40 partículas y la relación correspondiente entre el diámetro del orificio del tamiz y el tamaño de partícula efectivo. Por ejemplo, el tamaño efectivo de partícula de una resina (IR-120) es de 0,4 a 0,6 mm y las partículas retenidas en el tamiz de malla 20, el tamiz de malla 30 y el tamiz de malla 40 son: 18,3, 41,1 y 31,3. respectivamente, entonces el coeficiente de uniformidad calculado es 2,0.
(2) Densidad de la resina
La densidad de la resina cuando está seca se llama densidad verdadera. El peso de la resina húmeda por unidad de volumen (incluidos los espacios entre partículas) se denomina densidad aparente. La densidad de la resina está relacionada con su grado de reticulación y la naturaleza de los grupos de intercambio. Generalmente, las resinas con un alto grado de reticulación tienen una mayor densidad. Las resinas fuertemente ácidas o fuertemente alcalinas tienen una mayor densidad que las resinas débilmente ácidas o débilmente alcalinas, mientras que las resinas macroporosas tienen una densidad menor. Por ejemplo, la densidad real de la resina catiónica de ácido fuerte de tipo gel de estireno es 1,26 g/ml y la densidad aparente es de 0,85 g/ml, mientras que la densidad real de la resina catiónica de ácido débil de tipo gel acrílico es de 1,19 g/ml; La densidad es de 0,75 g/ml.
(3) Solubilidad de la resina
La resina de intercambio iónico debe ser una sustancia insoluble. Sin embargo, las sustancias con un bajo grado de polimerización mezcladas en la resina durante el proceso de síntesis, así como las sustancias generadas por la descomposición de la resina, se disolverán durante la operación. Las resinas con menor grado de reticulación y grupos más activos tienen mayor tendencia a disolverse.
(4) Grado de hinchazón
La resina de intercambio iónico contiene una gran cantidad de grupos hidrófilos, que absorben agua y se hinchan cuando entran en contacto con el agua. Cuando los iones en la resina cambian, como la resina catiónica cambia de H a Na, y la resina aniónica cambia de Cl- a OH-, todos se expanden debido al aumento en el diámetro del ión, aumentando el volumen de la resina. Generalmente, las resinas con un bajo grado de reticulación tendrán un mayor grado de expansión. Al diseñar una unidad de intercambio iónico, se debe considerar la expansión de la resina para adaptarse a los cambios en el volumen de la resina que ocurren a medida que los iones se convierten en la resina durante una ejecución de producción.
(5) Durabilidad
Las partículas de resina sufren cambios como transferencia, fricción, expansión y contracción durante el uso. Habrá una pequeña cantidad de pérdida y rotura después de un uso prolongado. por lo que la resina debe tener una mayor resistencia mecánica y resistencia al desgaste. Generalmente, las resinas con un bajo grado de reticulación son más fáciles de romper, pero la durabilidad de la resina depende principalmente de la uniformidad y resistencia de la estructura reticulada. Por ejemplo, las resinas macroporosas tienen un mayor grado de reticulación, tienen una estructura estable y pueden soportar una regeneración repetida.
8. Campos de aplicación de la resina de intercambio iónico:
1) Tratamiento de agua
La demanda de resina de intercambio iónico en el campo del tratamiento de agua es enorme, lo que representa Aproximadamente el 90% del rendimiento de la resina se utiliza para la eliminación de diversos aniones y cationes en agua. En la actualidad, el mayor consumo de resina de intercambio iónico se utiliza en el tratamiento de agua pura en centrales térmicas, seguido de la energía atómica, semiconductores, industrias electrónicas, etc.
2) Industria alimentaria
La resina de intercambio iónico se puede utilizar en equipos industriales como la producción de azúcar, glutamato monosódico, refinación de alcohol y productos biológicos. Por ejemplo, el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa se produce extrayendo almidón del maíz, luego se somete a una reacción de hidrólisis para producir glucosa y fructosa, y luego se somete a un tratamiento de intercambio iónico para producir jarabe de maíz con alto contenido de fructosa. El consumo de resinas de intercambio iónico en la industria alimentaria ocupa el segundo lugar después del tratamiento del agua.
3) Industria farmacéutica
En la industria farmacéutica, la resina de intercambio iónico juega un papel importante en el desarrollo de una nueva generación de antibióticos y en la mejora de la calidad de los antibióticos originales. El desarrollo exitoso de la estreptomicina es un ejemplo destacado. En los últimos años también se han realizado investigaciones sobre las comisiones de medicina tradicional china y otros aspectos.
4) Química sintética e industria petroquímica
En la síntesis orgánica, los ácidos y bases se utilizan comúnmente como catalizadores para la esterificación, hidrólisis, transesterificación, hidratación y otras reacciones. El uso de resina de intercambio iónico en lugar de ácidos y bases inorgánicos también puede llevar a cabo las reacciones anteriores y tiene más ventajas. Por ejemplo, la resina se puede utilizar repetidamente, el producto es fácil de separar, el reactor no se corroe, el medio ambiente no se contamina y la reacción es fácil de controlar.
La preparación del metil terc-butil éter (MTBE) consiste en utilizar como catalizador una resina de intercambio iónico macroporosa, que se elabora a partir de la reacción de isobutileno y metanol, sustituyendo al metil terc-butil éter (MTBE) original. ) que pueden causar una grave contaminación al medio ambiente.
5) Protección del medio ambiente
La resina de intercambio iónico se ha utilizado en muchos temas de protección ambiental de gran preocupación. Actualmente, muchas soluciones acuosas o no acuosas contienen sustancias iónicas o no iónicas tóxicas que pueden reciclarse mediante resina. Como eliminar iones metálicos en líquidos residuales de galvanoplastia, reciclar sustancias útiles en líquidos residuales de producción de películas, etc.
6) Hidrometalurgia y otros
La resina de intercambio iónico puede separar, concentrar, purificar uranio y extraer elementos de tierras raras y metales preciosos del mineral de uranio empobrecido.
Otros complementos:
La tecnología de intercambio iónico tiene una larga historia. Ciertas sustancias naturales como la zeolita y el carbón sulfonado obtenidos por sulfonación del carbón se pueden utilizar como agente de intercambio iónico. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la tecnología industrial moderna de síntesis orgánica, se han investigado y fabricado muchos tipos de resinas de intercambio iónico con excelente rendimiento, y se ha desarrollado una variedad de nuevos métodos de aplicación. La tecnología de intercambio iónico se ha desarrollado rápidamente y se utiliza en muchos. industrias, especialmente industrias de alta tecnología y se utilizan ampliamente en campos de investigación científica. En los últimos años, se han producido cientos de variedades de resina en el país y en el extranjero, con una producción anual de cientos de miles de toneladas.
En aplicaciones industriales, las principales ventajas de la resina de intercambio iónico son su gran capacidad de procesamiento, amplio rango de decoloración, alta capacidad de decoloración, capacidad de eliminar varios iones, puede regenerarse repetidamente, larga vida útil y bajos costos operativos. . Menor (aunque el costo de inversión único es mayor).
Varias tecnologías nuevas basadas en resinas de intercambio iónico, como la separación cromatográfica, la exclusión de iones, la electrodiálisis, etc., tienen cada una funciones únicas y pueden realizar diversas tareas especiales que son difíciles de lograr con otros métodos. El desarrollo y la aplicación de la tecnología de intercambio iónico todavía se están desarrollando rápidamente.
La aplicación de resina de intercambio iónico ha sido un tema de investigación clave en la industria azucarera nacional y extranjera en los últimos años, y es un símbolo importante de la modernización de la industria azucarera. También se ha estudiado ampliamente la aplicación de la tecnología de separación por membranas en la industria azucarera.
Las resinas de intercambio iónico se elaboran mediante métodos de síntesis orgánica. Las materias primas comúnmente utilizadas son el estireno o el ácido acrílico (éster), que se obtienen polimerizando para generar un esqueleto con una estructura de red tridimensional y luego introduciendo diferentes tipos de grupos químicamente activos (generalmente grupos ácidos o básicos) en el esqueleto. .
La resina de intercambio iónico es insoluble en agua y disolventes generales. La mayoría se elaboran en forma granular y algunos se elaboran en forma de fibra o polvo. El tamaño de las partículas de resina generalmente está en el rango de 0,3 a 1,2 mm, y la mayoría de ellas entre 0,4 y 0,6 mm. Tienen alta resistencia mecánica (solidez), propiedades químicas estables y una larga vida útil en circunstancias normales.
La resina de intercambio iónico contiene uno (o varios) grupos químicamente activos, que son grupos funcionales de intercambio que pueden disociar ciertos cationes (como H o Na) o aniones (como OH) en solución acuosa - o Cl -), mientras se adsorben otros cationes o aniones originalmente presentes en la solución. Es decir, los iones de la resina y los iones de la solución se intercambian entre sí, separando así los iones de la solución.
Existen muchas variedades de resinas de intercambio iónico, que tienen diferentes funciones y características debido a diferentes composiciones y estructuras químicas, y son adecuadas para diferentes usos. Al aplicar resina, se debe seleccionar el tipo y variedad adecuados según los requisitos del proceso y las propiedades del material.