本发明涉及的是一种废旧阴离子交换树脂(201×7)的强化再生方法。 离子交换树脂本来在使用过程中是能够用普通化学法反复再生的。但当用普通法再生后树脂的交换容量达不到应有的水平(如不足2.0~2.4meq·/g干树脂)时,即不得不废弃而更换新品。关于废旧阴离子交换树脂(201×7)的强化再生法,迄今在国内外均未见报导。
本发明的目的在于充分挖掘废旧阴离子交换树脂(201×7)的内在潜力,最大限度地利废、节能。
本发明的热点是:工艺流程简单易行;原材料价廉易得;成本低;见效快。
本发明的详细说明如下:
阴离子交换树脂(201×7)属于苯乙烯~二乙烯基苯系列的强碱性季铵型凝胶树脂,其化学结构如下:
式中:R=-CH3,-CH2-CH3,-CH2CH2OH等。它之所以具备交换阴离子的能力,是因为树脂颗粒中有许许多多个相对自由的平衡阴离子OH-。OH-与束缚于骨架上的结合微弱,可被水中的其它阴离子,如Cl-,NO-3,SO=4,PO≡4等等所取代。该取代过程即称之为离子交换。正因为此,才赋予该树脂以去除水中有害阴离子的能力。市售的成品树脂的交换能力(称交换容量)必须在某一规定标准以上。事实上,树脂的交换能力不是永久不变的。在使用过程中,诸多因素促使其性能经时下降,当低于某一限度(如低于2.3meq·/g干树脂)时,将不得不予以遗弃和报废。目前,我国201×7树脂的使用量约为17,000~18,000吨/年,其报废量估计在15,000吨/年以上。大量报废地树脂实为弃之可惜,留之无用,甚至成害,但却具有极大的可挖掘潜力。
本发明在技术上主要着眼于如下两点:
(一)用化学法去除树脂微孔中经年积淀的污染物,如有机物、金属盐类等;
(二)用化学法修补已丧失交换能力的功能基,即
工艺流程示意图见说明书附图。
回收的废旧树脂经筛分水洗等物理法除杂后,移入固定的处理容器。先用等体积的4~8%的NaOH、6~20%的NaCl混合溶液浸泡处理12小时左右;然后改用等体积活性氯含量5~10%的次氯酸钠溶液浸泡处理8~12小时,水洗至近中性后,再用三分之二体积的4~12%的稀硝酸处理10小时左右。水洗至中性,离心脱水,以备后用(如上过程均在18~30℃的温度下进行)。至此,废旧树脂的颜色可由黑褐色或棕红色变为金黄色,交换容量也可以从2.0meq·/g干树脂升至2.4~2.5meq·/g干树脂左右。
经上述过程处理并离心脱水后,树脂的含水量大体为50%左右。移入搪瓷或不锈钢反应釜。先经10%重量分数的NaAC或低碳醇溶涨半小时左右,即可针对功能基损坏的程度不同,选用氯乙醇~NaOH;三烷基胺~NaOH;无水三氯化铝~甲醇体系之一进行功能团修复处理。反应过程中,温度通常控制在30~50℃之间,反应时间多为4~6小时。反应结束后,即可放料并进行后处理。经全处理后,交换容量为1.8~2.2meq·/g干树脂的废旧树脂,可提高到2.8meq·/g干树脂以上,其它指标也均合规定要求。
最佳实施例一:
在具塞500ml广口瓶中,加入100g废旧阴离子交换树脂(交换容量为1.90meq·/g干树脂、黑褐颜色)在18~30℃的温度下,经水洗和漂浮除杂后,尽可能干净地倾去洗涤水,加入100ml含5gNaOH和10gNaCl的水溶液浸泡,其间不时摇动,12小时后,倾出处理液,改用活性氯含量为5%的80ml次氯酸钠溶液同法处理8小时,水洗至近中性,再以6%的稀硝酸处理8小时,经水洗至中性后,以水泵抽滤近干,并于90℃的烘箱中干燥6~8小时,放冷后移入500ml三口磨口圆底烧瓶,并配装回流冷凝管、搅拌电机和滴液漏斗。先加入20ml二氯乙烷溶涨半小时,后加入80ml石油醚,并迅即加入30g无水三氯化铝,待三氯化铝溶解后,即由滴液漏斗在3小时内滴加10ml无水甲醇。反应温度为40℃,反应时间为6小时。反应结束后,冷至室温,折除装置,速将内容物倾入内装500ml水的1000ml烧杯中,搅拌,半小时后,倾出液体,用分液漏斗分出油层,保留,待回收。所得树脂经减压除去挥发物后,按部标规定转化为基准型,并测定其交换容量。测定结果为,交换容量为2.94meq·/g干树脂,树脂颜色为浅黄色。强度在96%以上。
最佳实施例二:
前期处理同例一(废树脂的量仍为100g)。处理后的样品经水泵抽滤脱水后转移于500ml磨口三口园底烧瓶中,按前法装置好仪器,并加入27ml异丙醇,在30℃下溶涨40分钟,之后升温至50℃,加入溶有12gNaOH的水溶液60ml和氯乙醇20ml,搅拌下反应4小时。反应结束后,倾出反应液,先后经95%的乙醇和水洗净后,抽滤脱水。试样的交换容器从2.2meq·/g干树脂提高到2.88meq·/g干树脂。颜色等性能均达到部标规定的二级品标准。