陰陽混合離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用

新樹脂的預(yù)處理：
由于運(yùn)輸及保管等各方面的原因，容易使新樹脂產(chǎn)生脫水。憑肉眼和手感均可發(fā)現(xiàn)。如遇此種情況，為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產(chǎn)生爆裂破碎，造成不必要的浪費(fèi)，必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時(shí)左右（浸泡時(shí)好經(jīng)常攪拌），使樹脂充分膨脹，經(jīng)清水漂洗至無鹽味后方可使用。沒有上述現(xiàn)象，則樹脂不必進(jìn)行預(yù)處理。
樹脂裝填：
國內(nèi)混床設(shè)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(tài)時(shí)（即陽樹脂為鈉型，陰樹脂為氯型時(shí)）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(xì)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(shí)，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(jìn)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(fù)進(jìn)行2-3次，則效果更佳。
陰陽樹脂混合：
沖洗結(jié)束后，打開下進(jìn)、上排閥，啟動(dòng)中間水泵（反沖洗使樹脂層松動(dòng)），將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時(shí)，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進(jìn)氣時(shí)間一般為10-15分鐘；3、混合結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥，再迅速開啟上進(jìn)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(shí)也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會(huì)產(chǎn)生氣泡，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時(shí)，可以重復(fù)混合操作）。
注意事項(xiàng)：
運(yùn)行一年以上，須檢查樹脂實(shí)際裝填高度，如樹脂層高不夠了，就需要相應(yīng)樹脂。
混床出水指標(biāo)主要有兩項(xiàng)，一項(xiàng)是電導(dǎo)率＜0.2us/cm，另一項(xiàng)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(biāo)不穩(wěn)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(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行再生或檢測。
脫鹽水混床再生要求 說明：
1、反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗用檸檬酸溶液循環(huán)清洗的
2、混床的分層、再生規(guī)范、清洗合格、混合均勻=出水電導(dǎo)率合格。 3、如果是鐵中毒樹脂會(huì)發(fā)紅，多數(shù)原因是因?yàn)闃渲谑褂眠^程中因設(shè)備中的鐵、處理液中有鐵，樹脂污染一般是高價(jià)鐵，可用5左右的HCI進(jìn)行處理，好循環(huán)，也可浸泡，時(shí)間在5－8小時(shí)，把高價(jià)鐵變?yōu)榈蛢r(jià)鐵。處理好后，樹脂再用清水清洗。
混床出水電阻率≤1MΩ時(shí)混床需要再生。本混床的陰陽樹脂再生操作規(guī)程采用“二步再生法"—— 即先對陰離子（上部）進(jìn)堿再生；再對陽離子樹脂（下部）進(jìn)鹽酸再生。
 一、陰陽樹脂分層
反沖洗：開啟下進(jìn)閥、上排閥、啟動(dòng)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(dòng)分層。
樹脂分層的好壞，還與樹脂的失效程度有關(guān)，樹脂失效程度越大，分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結(jié)抱團(tuán)無法分層時(shí)：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調(diào)節(jié)排空閥門，使壓縮空氣從混床由下進(jìn)上排出，從上下窺視鏡觀察樹脂松動(dòng)以利分層，視其情況可以延長操作時(shí)間和次數(shù)，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(guān)鍵和重要的步驟之一。
 二、排除柱內(nèi)積水)
排水靜置沉降：關(guān)閉中間水泵及進(jìn)水閥，打開中排閥、下排閥，排盡樹脂柱內(nèi)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(xiàng)
配制酸堿液時(shí)務(wù)必小心操作，戴上護(hù)目鏡、橡膠手套和口罩等，保持室內(nèi)通風(fēng)；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時(shí)就醫(yī)。
 四、陰樹脂進(jìn)堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好；2、調(diào)節(jié)好堿液桶上的出液閥門，打開進(jìn)堿閥（上進(jìn)），啟動(dòng)堿液泵，打開排空閥排除其空氣，待堿液進(jìn)入后，浸泡陰樹脂層時(shí)，關(guān)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(jìn)堿約45分鐘）；3、堿液進(jìn)完之后，及時(shí)用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)堿管線20分鐘，再關(guān)閉堿液泵、進(jìn)堿閥；4、再打開上進(jìn)水閥、啟動(dòng)中間水泵，用RO水進(jìn)行沖洗至中排閥排出，直至pH =10為止。再打開下排水閥，關(guān)閉中排水閥，直至出水
五、陽樹脂進(jìn)酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好；2、調(diào)好酸桶上的出液閥門，打開進(jìn)酸閥（下進(jìn)），啟動(dòng)酸液泵，打開排空閥排除其空氣，待酸液進(jìn)入后（流量約
為250-300l/h）浸泡陽樹脂層時(shí)（中排窺視鏡觀察），關(guān)閉排空閥，同時(shí)開啟中排閥并控制其開啟程度；3、中排出液pH =1時(shí)可適當(dāng)加大進(jìn)酸流量，以使陽樹脂不發(fā)生撓動(dòng)為佳（進(jìn)酸約需40分鐘）；4、酸液進(jìn)完之后，及時(shí)用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)酸管線20分鐘，關(guān)閉酸液泵 、進(jìn)酸閥；5、再打開上進(jìn)閥、下進(jìn)閥，啟動(dòng)中間水泵用RO水進(jìn)行沖洗，測試中排閥的出水pH =7-8時(shí)，關(guān)閉上進(jìn)、下進(jìn)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(jìn)、上排閥，啟動(dòng)中間水泵（反沖洗使樹脂層松動(dòng)），將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時(shí)，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為
0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進(jìn)氣時(shí)間一般為10-15分鐘；3、混合結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥，再迅速開啟上進(jìn)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(shí)也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會(huì)產(chǎn)生氣泡，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時(shí)，可以重復(fù)混合操作）。
  七、混床的沖洗
混合完畢后，用RO出水進(jìn)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(zhì)指標(biāo)為終點(diǎn)。
八、再生過程中可能出現(xiàn)的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內(nèi)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(dòng))以反洗的方式從柱體下部進(jìn)水，當(dāng)液面淹沒全部樹脂時(shí)，立即停止進(jìn)水，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進(jìn)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(shí)間、再生劑的流速、再生時(shí)的溫度等，在實(shí)際操作中應(yīng)予注意。混床允許工作壓力≤0.2MPa。

陰陽混合離子交換樹脂在催化酯化反應(yīng)中的應(yīng)用隨著生活水平的提高，環(huán)境和污染問題日益受到人們的關(guān)注?；瘜W(xué)反應(yīng)在工藝設(shè)計(jì)、操作條件和催化劑方面都應(yīng)該考慮環(huán)保的要求，這就給催化劑的發(fā)展提出了挑戰(zhàn),同時(shí)也給催化劑本身帶來了發(fā)展機(jī)遇。酯化反應(yīng)是一類非常重要的有機(jī)反應(yīng)，通過這類反應(yīng)可以合成一系列具有應(yīng)用價(jià)值的羧酸酯，可用作增塑劑、溶劑、香料、制藥前驅(qū)體、農(nóng)用化學(xué)品等。這些催化劑不但用完后處理起來比較麻煩、對設(shè)備有腐蝕作用，而且廢酸的排放對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而高分子催化劑的使用方便性、環(huán)境友好性、對設(shè)備的零腐蝕性引起了國內(nèi)外化學(xué)工業(yè)以及催化劑專家的特別關(guān)注，其中研究較多的當(dāng)屬陽離子交換樹脂催化劑的開發(fā)和應(yīng)用。

離子交換樹脂

　　離子交換樹脂是一種含有活性基團(tuán)的合成功能高分子材料，它是由交聯(lián)的高分子共聚物引入不同性質(zhì)的離子交換基團(tuán)而成的，所用的交聯(lián)共聚物有苯乙烯系、丙烯酸酯系和環(huán)氧系等。根據(jù)合成技術(shù)的不同，可制成大孔結(jié)構(gòu)或凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂。按引入基團(tuán)的性質(zhì)可分為強(qiáng)酸陽樹脂、強(qiáng)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(yīng)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(fù)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(yīng)中的直接應(yīng)用

　　離子交換樹脂催化一系列酯化反應(yīng)都得到了較好的催化效果，已經(jīng)廣泛用于各類催化反應(yīng)。凝膠型樹脂作為一類均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂，常用于極性及水溶液反應(yīng)中。大孔樹脂內(nèi)部具有毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，是一類非均相凝膠結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)使之適用于許多反應(yīng)。

離子交換樹脂

　　強(qiáng)酸性樹脂在催化劑中的應(yīng)用

　　目前關(guān)于陽離子交換樹脂催化酯化反應(yīng)的研究報(bào)道較多，其中主要應(yīng)用的離子交換樹脂為強(qiáng)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(chǎn)率可達(dá)80以上。先后用d72和732型樹脂催化合成乙酸芐酯，產(chǎn)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(zhuǎn)化率達(dá)95.5，且催化劑的性能穩(wěn)定。等以d72為催化劑合成乙酸丁酯，產(chǎn)品產(chǎn)率可達(dá)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(yīng)乙酸丁酯的催化性能。發(fā)現(xiàn)樹脂對正丁醇、異丁醇與乙酸的酯化具有較強(qiáng)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(yīng)中穩(wěn)定性高，催化劑選擇性較好，所得產(chǎn)品無副產(chǎn)物。