Nhựa trao đổi ion là các hạt nhựa được tạo thành từ một loại polymer có độ xốp cao, không hòa tan axit, bazo và nước. Các hạt nhỏ tạo nên các loại nhựa này có nguồn gốc từ hydrocacbon và có đường kính khoảng ½ milimet.
Tính chất vật lý của nhựa trao đổi ion
Nhựa trao đổi ion thường nhỏ và có hình cầu, có kích cỡ nửa đường kính chỉ 0,25 – 1,25 mm. Tùy thuộc vào ứng dụng và phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống, các hạt nhựa hoàn toàn có thể có kích cỡ hạt giống hệt hoặc phân bổ kích cỡ Gaussian .
Hầu hết các ứng dụng sử dụng hạt nhựa dạng gel có bề ngoài mờ và cung cấp công suất cao và đem lại hiệu quả hóa học. Các loại nhựa Macropious, có thể nhận biết được do bề ngoài màu trắng đục hoặc vàng, thường được dành riêng cho các điều kiện đòi hỏi khắt khe vì chúng có độ ổn định và kháng hóa chất tương đối cao hơn.
Nhựa trao đổi ion được làm bằng gì
Ma trận nhựa trao đổi ion được hình thành bởi các chuỗi hydrocacbon link ngang với nhau trong một quy trình gọi là trùng hợp. Liên kết ngang tạo cho polymer nhựa có cấu trúc mạnh hơn, đàn hồi hơn và hiệu suất lớn hơn ( theo thể tích ). Trong khi thành phần hóa học của hầu hết các loại hạt nhựa trao đổi ion là polystyrene, một số ít loại hạt nhựa trao đổi ion được sản xuất từ acrylic ( hoàn toàn có thể là acrylonitrile hoặc metyl acryat ). Polyme nhựa sau đó trải qua một hoặc nhiều chiêu thức xử lý hóa học để link các nhóm chức với các vị trí trao đổi ion nằm trong hàng loạt ma trận. Các nhóm chức năng này mang lại cho hạt nhựa trao đổi ion năng lực phân tách và sẽ đổi khác đáng kể từ loại nhựa này sàng loại nhựa tiếp theo .
Bài viết tìm hiểu thêm :
Các thành phần phổ cập nhất gồm có :
- Nhựa trao đổi cation axit mạnh (SAC)32-) được tích điện bằng các ion natri (Na+) trong các ứng dụng làm mềm nước hoặc các ion hydro (H+) để khử khoáng: Nhựa SAC gồm có một ma trận polystyrene với nhóm chức sulphonate ( SO ) được tích điện bằng các ion natri ( Na ) trong các ứng dụng làm mềm nước hoặc các ion hydro ( H ) để khử khoáng
- Nhựa trao đổi cation axit yếu ( WAC ) : Nhựa WAC được cấu trúc từ một loại polymer acrylic đã được thủy phân bằng axit sunfuric hoặc xút để tạo ra các nhóm chức axit cacboxylic. Do có ái lực cao với các ion hydro, nhựa WAC thường được sử dụng để vô hiệu có tinh lọc các cation tương quan đến độ kiềm .
- Phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion cation
- Nhựa cation là gì
- Nhựa trao đổi anion bazo mạnh (SBA)–): Nhựa SBA thường gồm có một ma trận polystyrene đã trải qua quy trình clo hóa và khử amin để cố định và thắt chặt các anion vào các vị trí trao đổi. Nhựa SBA loại 1 được sản xuất bằng ứng dụng trimethylamine, tạo ra các ion clorua, trong khi nhựa SBA loại 2 được sản xuất bằng ứng dụng dimethylethanolamine tạo ra các ion hydroxide ( OH
- Nhựa trao đổi anion bazo yếu ( WBA ) : Nhựa WBA thường gồm có một ma trận polystyrene đã trải qua quy trình clo hóa, sau đó là quy trình khử amin với dimethylamine. Nhựa WBA là duy nhất ở chỗ chúng không có các ion trao đổi và do đó được sử dụng làm chất hấp thụ axit để vô hiệu các anion tương quan đến axit khoáng mạnh .
- Nhựa chelating : Nhựa chelating là loại nhựa đặc biệt quan trọng thông dụng nhất được sử dụng để vô hiệu có tinh lọc một số ít sắt kẽm kim loại và các chất khác. Phần lớn ma trận nhựa được cấu trúc từ polystyrene mặc dầu nhiều loại chất được sử dụng cho các nhóm chức gồm có thiol, triethylammonim và aminophosphonic .
Các loại nhựa trao đổi ion
Có 2 loại nhựa trao đổi ion chính là nhựa trao đổi cation và nhựa trao đổi anion, trong 2 loại này được phân loại thành 4 loại chính như đã nghiên cứu và phân tích ở trên là :
Nhựa trao đổi cation axit mạnh SAC
Là loại nhựa được sử dụng phổ cập nhất trong các ứng dụng làm mềm nước và khử khoáng nước. Trong ứng dụng làm mềm nước, nhựa dược sử dụng ở dạng natri ( tái sinh bằng dung dịch muối tinh khiết ) và trong các ứng dụng khử khoáng nhựa được sử dụng ở dạng hydro ( tái xinh bằng axit ) .
Nhựa trao đổi cation axit mạnh cũng hoàn toàn có thể được sử dụng trong các phong cách thiết kế chia dòng với các tỷ suất Tỷ Lệ khác nhau của link chéo. Nhựa SAC thông dụng là 8 % link chéo. Tuy nhiên chúng cũng có sẵn ở cả Lever cao hơn và thấp hơn link chéo .
Thường nhựa link 10 % sẽ được sử dụng trong các ứng dụng nơi nước có hàm lượng clo cao hơn hoặc nước có nhiệt độ cao. Clo cũng như oxy ở nhiệt độ cao sẽ tiến công link ngang của nhựa. Mức độ link khởi đầu cao hơn sẽ được cho phép lê dài tuổi thọ của nhựa trao đổi ion .
Nhựa SAC có ít hơn 8 % link ngang hoàn toàn có thể được sử dụng trong đánh bóng ngưng tụ trong các ứng dụng gỡ bỏ loại sản phẩm ăn mòn từ nước ngưng
Nhựa trao đổi cation axit yếu WAC
Nhựa trao đổi ion cation axit yếu WAC hoàn toàn có thể được sử dụng trong mạng lưới hệ thống khử khoáng nước. Nếu nhựa SAC vô hiệu toàn bộ các cation thì nhựa WAC chỉ vô hiệu các cation phối hợp với độ kiềm. Nhựa WAC hoàn toàn có thể vô hiệu các ion đơn trị như Natri tương quan đến độ kiềm hydroxit, trong hầu hết các ứng dụng giải quyết và xử lý nước chúng được sử dụng để vô hiệu các ion hóa trị II như canxi tương quan với độ kiềm cacbonat. Khi nước có tỷ suất độ cứng / độ kiềm là 1 : 1 hoặc cao hơn, chúng hoạt động giải trí rất hiệu suất cao với năng lực hoạt động giải trí rất cao lên đến 50 kg / ft3 .
Nhựa trao đổi anion bazo mạnh SBA
Nhựa trao đổi ion anion bazo mạnh được sử dụng trong các ứng dụng khử khoáng nước. Chúng cũng được sử dụng trong khử kiềm nước, khử trùng và ứng dụng bẫy hữu cơ. Có 2 loại nhựa SBA, nhựa SBA loại I được sử dụng trong đó mức độ rò rỉ silica thấp là tiêu chuẩn quản lý và vận hành quan trọng. Nhựa SBA loại II có trao đổi về mặt hóa học yếu hơn nhựa loại I. Do đó chúng phải được tái sinh ở mức thấp hơn nhiệt độ 950F. Tuy nhiên nhựa SBA loại II có lợi thế về năng lực trao đổi khởi đầu cao hơn, nó cũng là loại nhựa được lựa chọn trong ứng dụng khử kiềm nước tái sinh muối .
Nhựa trao đổi anion bazo yếu WBA
Nhựa trao đổi anion bazo yếu WBA thực sự là chất hấp thụ axit. Chúng vô hiệu các anion của axit mạnh ( sunfat, clorua, nitrat ) mà được cho phép các ion cacbonat, bicacbonat và silica đi qua. Vì vậy nó không hề được sử dụng để khử khoáng nước mà không có cột nhựa SBA theo sau trong các ứng dụng để vô hiệu cacbonat, bicacbonat và silica .
Ưu điểm của việc sử dụng nhựa WBA là hiệu suất cao của nó, nó được tái sinh trọn vẹn chỉ với khoảng chừng 120 % cân đối hóa họcSự khác biệt giữa nhựa trao đổi cation và nhựa trao đổi anion là một loại tích điện âm (cation) và một loại tích điện dương (anion). Khi quyết định lựa chọn loại nhựa nào cần xem xét đến một số yếu tố như:
- Kích thước của hạt nhựa
- Lượng nước nhựa hoàn toàn có thể giữ
- Lượng ion nhựa hoàn toàn có thể lọc ra trước khi cần tái sinh
- Tốc độ mà nhựa trao đổi ion cho phép nước chảy qua nó
- Chất lượng mong ước của nước
- Loại và lượng chất gây ô nhiễm trong nước nguồn .
Nhựa trao đổi ion hoạt động như thế nào
Để hiểu rất đầy đủ về phương pháp hoạt động giải trí của nhựa trao đổi ion, điều quan trọng thứ nhất là phải hiểu các nguyên tắc của phản ứng trao đổi ion. Một cách đơn thuần nhất, trao đổi ion là sự trao đổi thuận nghịch của các hạt tích điện hoặc các ion có đặc thù tương tự như. Điều này xảy ra khi các ion xuất hiện trên ma trận nhựa trao đổi ion không hòa tan trao đổi hiệu suất cao các vị trí với các ion có điện tích tựa như có trong dung dịch .
Nhựa trao đổi ion hoạt động giải trí theo cách này vì các nhóm chức của nó, về cơ bản là các ion cố định và thắt chặt được link vĩnh viễn trong ma trận polymer của nhựa. Cac ion tích điện này sẽ thuận tiện link với các ion của điện tích trái dấu. Những phản ứng này sẽ liên tục link với các nhóm chức năng cho đến khi đạt được trạng thái cân đối .
Trong chu kỳ luân hồi trao đổi ion, dung dịch được giải quyết và xử lý sẽ được thêm vào lớp nhựa trao đổi ion và được cho phép chảy qua các hạt nhựa trao đổi ion. Khi dung dịch chuyển dời qua nhựa trao đổi ion, các nhóm chức của nhựa lôi cuốn bất kể phản ứng nào có trong dung dịch. Nếu các nhóm chức có ái lực lớn hơn với các đối trọng mới so với các nhóm đã có thì các ion trong dung dịch sẽ đánh bật các ion hiện có và sửa chữa thay thế chúng, link với các nhóm chức năng trải qua lực hút tĩnh điện chung. Nhìn chung, kích cỡ và / hoặc hóa trị của ion càng lớn thì ái lực sẽ càng lớn với các ion của điện tích trái dấu .Nhựa trao đổi ion có khả năng loại bỏ những chất ô nhiễm nào
Nhựa trao đổi ion cation tích điện vô hiệu các chất gây ô nhiễm nước tích điện dương. Nhựa trao đổi ion cation gồm có nhựa trao đổi cation mạnh ( SAC ) và nhựa trao đổi cation yếu ( WAC )
Nhựa cation có thể loại bỏ các chất sau:
Loại bỏ độ cứng của nước : Nhựa SAC có hiệu suất cao làm mềm nước, vô hiệu các ion canxi, magie trong nước bằng cách trao đổi chúng với ion natri. Theo thời hạn mức độ cứng giảm dần và mức natri tăng lên. Theo thời hạn các trị trí trao đổi riêng không liên quan gì đến nhau trên hạt nhựa sau cuối sẽ trở nên vừa đủ và không có năng lực trao đổi độ cứng hơn nữa, do đó nhựa phải được tái sinh lại. Vì các hạt nhựa SAC có ái lực với các ion canxi, magie cao hơn các ion natri nên dung dịch muối natriclorua ( được pha từ muối tinh khiết ) đậm đặc với nồng độ từ 8 – 12 % được sử dụng để đẩy các ion cứng tích góp ra khỏi các hạt nhựa .
Làm mềm và khử kiềm nước
Nhựa cation axit yếu WAC hoàn toàn có thể loại bỏ độ cứng và độ kiềm đồng thời. Nó cũng phân phối một số ít mức độ vô hiệu tổng chất rắn hòa tan TDS. Nhìn chung nhựa WAC vô hiệu khoảng chừng 80 % độ cứng trong thời điểm tạm thời ( độ cứng tương quan đến khoáng chất bicacbonat hòa tan ). TDS giảm được khoảng chừng 17,1 ppm cho mỗi hạt có độ cứng được vô hiệu. Vì nhựa WAC trao đổi các ion cứng và kiềm cho các ion hydro, nước được giải quyết và xử lý sẽ có tính axit ( hoặc PH thấp hơn ). Mức độ giảm TDS và giảm PH phần nhiều phụ thuộc vào vào độ cứng của nước
Loại bỏ bari và radium : Bari và radium là 2 cation hóa trị II hoàn toàn có thể được vô hiệu bằng nhựa SAC tiêu chuẩn. Tuy nhiên khi tái sinh nhựa, hiệu suất cao bị giảm do sự khuếch tán chậm của khối lượng nguyên tử lớn hơn của chúng vào sâu trong ma trận nhựa. Các loại nhựa SAC đặc biệt quan trọng có đăc tính tăng cường giảm bari và radium .Nhựa anion bazo mạnh
Nhựa anion bazo mạnh vô hiệu các chất ô nhiễm ion tích điện âm trong nước, đơn cử như sau :
Loại bỏ Nitrat : Nhựa SBA hoàn toàn có thể loại bỏ Nitrat. Nếu tỷ suất sulfate so với Nitrat cao nhựa phải được tái sinh sớm để tránh anion sulfate hoạt động giải trí như một chất tái sinh và thải Nitrat. Trong trường hợp nồng độ sulfate tăng cao, nhựa SBA tinh lọc cũng hoàn toàn có thể được sử dụng .
Loại bỏ perchlorate ( ClO4 – ) : những loại nhựa này hoàn toàn có thể được sử dụng một lần hoặc hoàn toàn có thể tái sinh .
Loại bỏ Asen : Trong nước, Asen có tương quan đến arsenate, As ( V ) và arsenite As ( III ). Chỉ các anion Arsenate ( HAsO42 – ) tích điện âm mới hoàn toàn có thể được vô hiệu bằng nhựa SBA. Asenit thường trung tính trong dung dịch nước. Do đó quy trình oxy hóa trước là thiết yếu để quy đổi anion As ( III ) thành As ( V ). Sau khi quy trình oxy hóa này hoàn tất, phần dư phải được vô hiệu trước khi tiếp xúc với nhựa SBA .Loại bỏ TOC: Tổng lượng cacbon hữu cơ TOC hoặc chất hữu cơ tự nhiên có thể bị oxy hóa bằng cách khử trùng clo thứ cấp và tạo ra DBP chẳng hạn như THM và HAAs. Những DBP này là chất có khả năng gây ung thư và được quy định trong nước uống. Các nhà máy xử lý nước đôi khi loại bỏ TOC để hạn chế sự hình thành DBPs. TOC thường tích điện âm và loại bỏ bằng nhựa SBA.
Loại bỏ urani: Nhựa SBA có thể được sử dụng để loại bỏ urani thường tồn tại dưới dạng phức hợp anion uranyl cacbonat, sulfat.
Khử khoáng, khử ion : Nhựa SAC và SBA được sử dụng tích hợp hoặc riêng không liên quan gì đến nhau trộn lẫn với nhau hoàn toàn có thể được sử dụng để giảm khoáng chất và TDS trong nước. Khoáng chất trong nước được trao đổi với các cation hydro và các anion hydroxit từ các hạt nhựa để tạo thành nước tinh khiết cao .
Khử trùng : Nhựa SBA được sử dụng để link ion hóa như là một chất khử trùng kháng khuẩn và có sẵn trên thị trường để sử dụng trong các ứng dụng khác nhau .
Tham khảo các bài viết về trao đổi ion:
Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Mua Bán Đồ Cũ