陰陽混合離子交換樹脂在催化酯化反應中的應用

陰陽混合離子交換樹脂在催化酯化反應中的應用

新樹脂的預處理：
由于運輸及保管等各方面的原因，容易使新樹脂產生脫水。憑肉眼和手感均可發現。如遇此種情況，為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產生爆裂破碎，造成不必要的浪費，必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時左右（浸泡時好經常攪拌），使樹脂充分膨脹，經清水漂洗至無鹽味后方可使用。沒有上述現象，則樹脂不必進行預處理。
樹脂裝填：
國內混床設備的樹脂裝填高度為陽樹脂5（6）00mm，陰樹脂10（2）00mm，非再生態時（即陽樹脂為鈉型，陰樹脂為氯型時）陽樹脂裝填高度不能高過中排口，但也不宜低于中排口5cm。陰陽樹脂裝填比例為2：1（或1.5：1）。001x7MB陽離子交換樹脂在下，201x7MB陰離子交換樹脂在上。

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樹脂沖洗：
樹脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹脂層，直至出水清晰、無氣味、無細碎樹脂為止。
用約2倍樹脂體積的4-5HCl溶液，以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后，浸泡4-8小時，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速為10-20m/h。
用約2倍樹脂體積的2-5NaOH溶液，按上面進HCl溶液的方法通入和浸泡。排去堿液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復進行2-3次，則效果更佳。
陰陽樹脂混合：
沖洗結束后，打開下進、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關中間水泵和進水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進氣閥門的進氣量（進氣壓力為0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內樹脂有節律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結束后，關閉進氣閥、排空閥，再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產生氣泡，從而影響混床的出水水質（若混合效果不佳時，可以重復混合操作）。
注意事項：
運行一年以上，須檢查樹脂實際裝填高度，如樹脂層高不夠了，就需要相應樹脂。
混床出水指標主要有兩項，一項是電導率＜0.2us/cm，另一項是硅含量Csio2＜0.02mg/L，為合格。
如果混床周期制水量明顯下降，出水指標不穩定，再生酸堿耗、水耗居高不下，那就要對樹脂是否被污染及樹脂強度等指標進行再生或檢測。
脫鹽水混床再生要求 說明：
1、反滲透膜進行化學清洗用檸檬酸溶液循環清洗的
2、混床的分層、再生規范、清洗合格、混合均勻=出水電導率合格。 3、如果是鐵中毒樹脂會發紅，多數原因是因為樹脂在使用過程中因設備中的鐵、處理液中有鐵，樹脂污染一般是高價鐵，可用5左右的HCI進行處理，好循環，也可浸泡，時間在5－8小時，把高價鐵變為低價鐵。處理好后，樹脂再用清水清洗。
混床出水電阻率≤1MΩ時混床需要再生。本混床的陰陽樹脂再生操作規程采用“二步再生法"—— 即先對陰離子（上部）進堿再生；再對陽離子樹脂（下部）進鹽酸再生。
 一、陰陽樹脂分層
反沖洗：開啟下進閥、上排閥、啟動中間水泵，用RO出水大流量（約3000L/h）沖洗20分鐘后，小流量（約600L/h）的沖洗約15分鐘使樹脂松動分層。
樹脂分層的好壞，還與樹脂的失效程度有關，樹脂失效程度越大，分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結抱團無法分層時：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調節排空閥門，使壓縮空氣從混床由下進上排出，從上下窺視鏡觀察樹脂松動以利分層，視其情況可以延長操作時間和次數，再按照上述反沖洗方法處理陰陽樹脂的分層。
陰陽樹脂的分層是再生操作中非常關鍵和重要的步驟之一。
 二、排除柱內積水)
排水靜置沉降：關閉中間水泵及進水閥，打開中排閥、下排閥，排盡樹脂柱內積水（以免再生液被稀釋），水流盡后靜置5分鐘。
三、配制酸堿液注意事項
配制酸堿液時務必小心操作，戴上護目鏡、橡膠手套和口罩等，保持室內通風；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時就醫。
 四、陰樹脂進堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好；2、調節好堿液桶上的出液閥門，打開進堿閥（上進），啟動堿液泵，打開排空閥排除其空氣，待堿液進入后，浸泡陰樹脂層時，關閉排空閥，開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h（進堿約45分鐘）；3、堿液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進堿管線20分鐘，再關閉堿液泵、進堿閥；4、再打開上進水閥、啟動中間水泵，用RO水進行沖洗至中排閥排出，直至pH =10為止。再打開下排水閥，關閉中排水閥，直至出水
五、陽樹脂進酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好；2、調好酸桶上的出液閥門，打開進酸閥（下進），啟動酸液泵，打開排空閥排除其空氣，待酸液進入后（流量約
為250-300l/h）浸泡陽樹脂層時（中排窺視鏡觀察），關閉排空閥，同時開啟中排閥并控制其開啟程度；3、中排出液pH =1時可適當加大進酸流量，以使陽樹脂不發生撓動為佳（進酸約需40分鐘）；4、酸液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進酸管線20分鐘，關閉酸液泵 、進酸閥；5、再打開上進閥、下進閥，啟動中間水泵用RO水進行沖洗，測試中排閥的出水pH =7-8時，關閉上進、下進閥，由中排把水排盡。
 六、陰陽樹脂混合
1、樹脂清洗合格后，打開下進、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關中間水泵和進水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進氣閥門的進氣量（進氣壓力為
0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內樹脂有節律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結束后，關閉進氣閥、排空閥，再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產生氣泡，從而影響混床的出水水質（若混合效果不佳時，可以重復混合操作）。
  七、混床的沖洗
混合完畢后，用RO出水進行正洗。正洗流量一般為2000L/h，沖洗約30分鐘，以排出水符合純化水水質指標為終點。
八、再生過程中可能出現的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內積水由下排閥排掉，打開排氣閥，然后以很低的流速(使樹脂層不動)以反洗的方式從柱體下部進水，當液面淹沒全部樹脂時，立即停止進水，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進行沖洗即可。
2、影響樹脂再生程度的因素，主要有再生劑的用量、濃度、純度、再生時間、再生劑的流速、再生時的溫度等，在實際操作中應予注意?；齑苍试S工作壓力≤0.2MPa。

陰陽混合離子交換樹脂在催化酯化反應中的應用隨著生活水平的提高，環境和污染問題日益受到人們的關注。化學反應在工藝設計、操作條件和催化劑方面都應該考慮環保的要求，這就給催化劑的發展提出了挑戰,同時也給催化劑本身帶來了發展機遇。酯化反應是一類非常重要的有機反應，通過這類反應可以合成一系列具有應用價值的羧酸酯，可用作增塑劑、溶劑、香料、制藥前驅體、農用化學品等。這些催化劑不但用完后處理起來比較麻煩、對設備有腐蝕作用，而且廢酸的排放對環境造成嚴重污染。而高分子催化劑的使用方便性、環境友好性、對設備的零腐蝕性引起了國內外化學工業以及催化劑專家的特別關注，其中研究較多的當屬陽離子交換樹脂催化劑的開發和應用。

離子交換樹脂

　　離子交換樹脂是一種含有活性基團的合成功能高分子材料，它是由交聯的高分子共聚物引入不同性質的離子交換基團而成的，所用的交聯共聚物有苯乙烯系、丙烯酸酯系和環氧系等。根據合成技術的不同，可制成大孔結構或凝膠結構的離子交換樹脂。按引入基團的性質可分為強酸陽樹脂、強堿陰樹脂其中的螯合性、酸堿兩性和氧化還原性等品種。離子交換樹脂型固體催化劑主要以2種方式應用于酯化催化，一種是利用離子交換樹脂本身作為催化劑；另一種是將常用的催化劑負載于樹脂上，以此作為合成催化劑。

離子交換樹脂

　　離子交換樹脂在催化酯化反應中的直接應用

　　離子交換樹脂催化一系列酯化反應都得到了較好的催化效果，已經廣泛用于各類催化反應。凝膠型樹脂作為一類均相高分子凝膠結構的離子交換樹脂，常用于極性及水溶液反應中。大孔樹脂內部具有毛細孔結構，是一類非均相凝膠結構樹脂，受溶劑影響較小，在溶劑中的溶脹度比凝膠型樹脂小，這一優點使之適用于許多反應。

離子交換樹脂

　　強酸性樹脂在催化劑中的應用

　　目前關于陽離子交換樹脂催化酯化反應的研究報道較多，其中主要應用的離子交換樹脂為強酸性離子交換樹脂dh、732和大孔陽離子交換樹脂。以d72型大孔陽離子交換樹脂為催化劑合成已酸乙酯，產率可達80以上。先后用d72和732型樹脂催化合成乙酸芐酯，產率分別是77和76。以732陽離子交換樹脂為催化劑，由肉桂酸和甲醇合成了肉桂酸甲酯，肉桂酸的轉化率達95.5，且催化劑的性能穩定。等以d72為催化劑合成乙酸丁酯，產品產率可達理論值的99。

　　利用732型樹脂作為固體酸催化劑，研究了正丁醇、異丁醇及仲丁醇與冰乙酸催化酯化合成相應乙酸丁酯的催化性能。發現樹脂對正丁醇、異丁醇與乙酸的酯化具有較強的催化作用，而對仲丁醇的催化作用小。樹脂催化劑在異丁醇酯化反應中穩定性高，催化劑選擇性較好，所得產品無副產物。