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イオン交換樹脂
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ほとんどの場合、イオン交換樹脂は再生することでイオン交換能力を回復できます。イオン交換樹脂の再生は、化学再生溶液の適用によって行われます。再生により、イオン交換樹脂は一貫した結果をもたらし、長い耐用年数を持つことができます。
イオン交換樹脂は、さまざまな分離、精製、除染プロセスで広く使用されています。最も一般的な例は、軟水化と浄水です。また、金属分離、砂糖製造、バイオ医薬品、ジュースの精製などにも使用できます。
イオン交換樹脂は通常、次の 4 つの部分から構成されます。
1. 不溶性マトリックス:
樹脂ビーズのコアは、有機ポリマーでできた強力な 3 次元ネットワークです。最も一般的に使用される材料はポリスチレンですが、アクリル酸やフェノールホルムアルデヒドなどの他の材料も使用できます。この足場は樹脂ビーズの構造的サポートを提供し、水に完全に溶けません。
2. 架橋：
個々のポリマー鎖は、崩壊を防ぎ、ビーズ全体に細孔を形成するために、さまざまなポイントで互いに結合されています。ジビニルベンゼン (DVB) は、通常、架橋剤として使用され、より堅固な構造を形成し、ビーズの機械的強度を高めます。架橋の程度は、細孔のサイズと、イオンが樹脂ビーズに出入りできる速度に影響します。
3. 官能基:
イオン交換プロセスに関与する化学基はポリマーマトリックスに付着しています。これらの官能基は、捕捉するイオンとは反対のイオン電荷を持っています。たとえば、陽イオン交換樹脂は、正に帯電した陽イオン（ナトリウム Na+ など）を引き付ける負に帯電した官能基（スルホン酸 -SO3- 基など）を持っています。陰イオン交換樹脂は、負に帯電した陰イオン（塩化物 Cl- など）を引き付ける正に帯電した官能基（第四級アンモニウム -N(CH3)3+ 基など）を持っています。
4. 細孔構造:
樹脂ビーズ内の細孔により、溶液中のイオンが官能基と接触することができます。細孔構造には主に 2 つのタイプがあります。
●微多孔性（ゲル型）樹脂：
これらの樹脂は、ビーズ全体に小さな孔が密集したネットワークを持っています。孔のサイズによって、樹脂ビーズに入ることができるイオンのサイズが制限されます。
●マクロポーラス（マクロ網状）樹脂：
これらの樹脂は、より大きなイオンを収容できる大きな細孔を持つ、より開放的な構造をしています。また、有効表面積も大きいため、イオン交換速度が速くなります。
再生サイクルの基本的な手順は次のとおりです。
1. 逆洗。
逆洗は CFR でのみ実行され、樹脂をすすいで浮遊固形物を除去し、圧縮された樹脂ビーズを再分配します。ビーズを撹拌することで、樹脂表面から微粒子や堆積物を除去するのに役立ちます。
2. 再生剤の注入。
再生液は、樹脂との十分な接触時間を確保するために、低流量で IX カラムに注入されます。アニオン樹脂とカチオン樹脂の両方を収容する混合床ユニットの場合、再生プロセスはより複雑になります。たとえば、混合床 IX 研磨では、最初に樹脂を分離し、次に苛性再生剤を適用し、その後に酸性再生剤を適用します。
3. 再生置換。
再生剤は、通常、再生剤溶液と同じ流量で希釈水をゆっくりと導入することで徐々に洗い流されます。混合床ユニットの場合、各再生剤溶液の適用後に置換が行われ、その後樹脂が圧縮空気または窒素と混合されます。この「低速すすぎ」段階の流量は、樹脂ビーズの損傷を避けるために慎重に管理する必要があります。
4. すすいでください。
最後に、樹脂はサービス サイクルと同じ流量の水で洗浄されます。洗浄サイクルは、目標の水質レベルに達するまで継続する必要があります。
1. 陽イオン交換樹脂
式：
Rは酸性である
陽イオン交換法では水の硬度は除去されますが、水に酸性度が生じます。この酸性度は、水処理の次の段階で、この酸性水を陰イオン交換プロセスに通すことによってさらに除去されます。
反応：
R-扝 + M+ = R-扢 + H+.
2. 陰イオン交換樹脂
式：
「R4+OHを置換する」
多くの場合、これらは、樹脂マトリックスの不可欠な部分として第四級アンモニウムカチオンを持つスチレン-ビニルベンゼン共重合体樹脂です。
反応：
"POR4+OH-" + HCl = "POR4+Cl-" + H2O。
陰イオン交換クロマトグラフィーはこの原理を利用して、混合物または溶液から物質を抽出し、精製します。
1. 未使用の新しい樹脂は、光の当たらない乾燥した涼しい場所に 5 ～ 40℃ で保管してください。
●樹脂の水分損失を防ぐために、樹脂の包装は良好な状態に保たれなければなりません。
●保管温度が水の凝固点より低い場合、樹脂が凍結して破損します。
●酸化剤やその他の不純物との接触を避けてください。
2. 使用済みイオン交換樹脂の長期保管計画
樹脂貯蔵の主な目的は、水分を保ち、凍結を防ぐことです。夏季には、乾燥柱の水分損失を防ぐために、樹脂層より上の液面を維持するように注意してください。長期停止の場合や冬季に室温が 0 ℃ を下回る場合は、現場の状況に応じて樹脂を貯蔵する必要があります。
樹脂を樹脂カラムから鉄バケツに移して保管する場合は、細菌や樹脂の凍結を防ぐために、樹脂を NaCl 溶液に浸すことができます。
NaCl濃度と凝固点の関係については、次の表を参照してください。
濃度 NaCl
| 5%
| 10%
| 15%
| 20%
| 23.50%
|
凝固点
| -3 鈩�
| -7 鈩�
| -10.8 鈩�
| -16.3 鈩�
| -21.2 鈩�
|
樹脂を樹脂カラムに入れて長期間保存する場合は、NaOH 溶液に浸漬することをお勧めします。これは主に、塩溶液が機器に深刻な腐食を引き起こすためです。NaOH 濃度と凝固点の関係については、次の表を参照してください。
集中
| 5%
| 8%
| 16%
| 18%
| 23.50%
|
凝固点
| -5 鈩�
| -10 鈩�
| -15 鈩�
| -20 鈩�
| -21.2 鈩�
|
●
逆浸透とイオン交換の比較
1. 効率性と有効性
水処理に関しては、逆浸透 (RO) とイオン交換の両方が一般的な方法です。RO は、溶解固形物、重金属、バクテリアなど、さまざまな汚染物質を除去するのに非常に効果的です。一方、イオン交換は、水の硬度の原因となるカルシウムやマグネシウムなどの特定のイオンを除去するのに特に効果的です。2 つの方法のどちらを選択するかは、直面している特定の水質問題によって異なります。
2. コスト分析
コスト面では、逆浸透システムは複雑な濾過プロセスのため、初期費用が高くなる傾向があります。ただし、メンテナンスの必要性が少なく、長期的には運用コストが低くなります。イオン交換システムは初期費用は低くなりますが、定期的な樹脂交換が必要なため、長期的にはメンテナンス費用が高くなる場合があります。
3. メンテナンス要件
RO システムは、一般的にイオン交換システムに比べてメンテナンスの必要性が低くなります。RO 膜は定期的な洗浄と交換が必要ですが、イオン交換樹脂は定期的な再生または交換が必要です。メンテナンスの頻度とコストは、水質、使用状況、システム設計などの要因によって異なります。
結論として、逆浸透とイオン交換はどちらも利点があり、さまざまなシナリオで効果的です。ビジネスや家庭に最も適した方法を選択する前に、特定の水処理ニーズ、予算、メンテナンス能力を評価することが重要です。
●逆浸透とイオン交換の選択時に考慮すべき要素
水処理システムに関しては、逆浸透（RO）とイオン交換の 2 つの方法が一般的です。どちらにも長所と短所があるため、決定を下す前にいくつかの要素を考慮することが重要です。
最初に考慮すべき要素は、処理する必要がある水の品質と組成です。逆浸透は、細菌、ウイルス、溶解固形物などの不純物を除去するのに非常に効果的です。きれいで純粋な飲料水を作ることができます。一方、イオン交換は、硬度の原因となるカルシウムやマグネシウムなどのミネラルを除去し、水を軟化させるのに適しています。
水道水から不純物を取り除くことが主な目的であれば、逆浸透膜の方が適しているかもしれません。ただし、硬水の問題を抱えている場合は、イオン交換によってスケールの蓄積を取り除き、水の味を改善することができます。
処理方法を決定する前に、水を検査し、その具体的なニーズを理解することが重要です。水処理の専門家に相談すると、状況に最適な方法を判断するための貴重な情報も得られます。
1. 逆洗：
水または塩水が樹脂層を通って上方に通過し、ビーズが膨張して緩み、汚染物質が洗い流されます。
2. 再生:
このステップでは、樹脂ビーズに吸着されたイオンを除去し、さらなる交換能力を回復します。
使用される具体的な再生剤は、イオン交換樹脂の種類と、除去するように設計されているイオンの種類によって異なります。
3. すすぎ：
再生後、樹脂床は水または塩水で徹底的に洗浄され、残留再生溶液が除去されます。
4. 化学洗浄：
樹脂が有機または無機の汚染物質でひどく汚れている場合は、化学洗浄剤による追加の洗浄が必要になる場合があります。
5. 廃棄：
樹脂が使い果たされ、効果的に再生できなくなったら、適切に処分する必要があります。
陽イオン交換樹脂（水軟化剤）：平均3～5年ですが、適切なメンテナンスを行えば最長10年使用できます。
陰イオン交換樹脂: 平均 4 ～ 6 年ですが、除去される汚染物質によってはさらに早く容量が低下する可能性があります。
イオン交換プロセスにおける樹脂が効果的に機能しなくなる原因はいくつかあります。最も一般的な原因は次のとおりです。
疲労:
これが最も一般的な理由です。時間の経過とともに、樹脂が流入する水とイオンを交換すると、ターゲットイオンを結合する能力が飽和します。汚染物質が結合できる「結合部位」がなくなるだけです。
汚れ:
有機物やコロイドなどの汚染物質は、樹脂ビーズを物理的にブロックし、対象イオンとの接触を妨げることがあります。
熱劣化:
高温は樹脂のポリマー構造を損傷し、その化学的性質を変化させ、イオンを結合する能力を低下させる可能性があります。
不適切な再生:
再生が効果的でなかったり、再生溶液との接触が不十分だったりすると、一部のターゲットイオンが樹脂に結合したままになり、その後の性能に影響を及ぼす可能性があります。
樹脂の損失または移動:
場合によっては、特に機械的な障害や不適切な逆洗手順により、樹脂ビーズが分解したりシステムから漏れたりすることがあります。
化学攻撃:
塩素や強酸などの強力な化学物質にさらされると、樹脂のポリマー鎖が分解され、その構造とイオン交換能力が損なわれる可能性があります。
はい、特定の状況下ではイオン交換樹脂を再利用することができます。樹脂は高価な場合があり、再利用することで廃棄物が減るため、一般的には再利用するのが良い方法です。ただし、いくつかの要因があります。
覚えておくべきこと:
●再生の有効性はサイクルごとに低下する可能性があります。したがって、技術的には樹脂を複数回再利用できますが、その容量と効率は徐々に低下する可能性があります。
●再生プロセス自体を成功させるには、流量、濃度、pH などの要素を慎重に制御する必要があります。再生が不適切だと樹脂が損傷する可能性があります。
●特定の樹脂タイプと用途については、製造元の推奨事項に従うことが重要です。
少量（数キログラム）の場合：非特殊樹脂の場合、1 キログラムあたり 50 ～ 200 ドルの費用がかかります。特殊樹脂や高性能樹脂の場合は、大幅に費用が高くなります。
大量購入（数トン）の場合：特定の樹脂と交渉次第で、価格は 1 キログラムあたり 20 ～ 100 ドル、あるいはそれ以下まで下がる可能性があります。
再生化学薬品: 処理水 1 ガロンあたり 0.05 ～ 0.50 ドル。
労働時間: 1時間あたり20ドルから50ドル。
廃棄物処理: 使用済み樹脂 1 トンあたり 100 ～ 500 ドル。
はい、イオン交換樹脂は水から鉄を効果的に除去できます。これは、住宅用および工業用の水処理アプリケーションの両方で使用されている一般的な方法です。その仕組みは次のとおりです。
樹脂ビーズは小さな磁石のように機能します。
これらには、典型的にはナトリウムまたは水素などの正に帯電したイオンが含まれています。これらのイオンは、水中の負に帯電した鉄イオンに引き付けられます。
イオン交換は次のように起こります:
水が樹脂層を通過すると、鉄イオンは樹脂ビーズ上のナトリウムイオンまたは水素イオンと入れ替わります。このプロセスにより、水から鉄が除去され、無害なナトリウムイオンまたは水素イオンに置き換えられます。
再生：
樹脂が鉄で飽和状態になったら、再生する必要があります。通常、樹脂を濃縮塩溶液で洗い流すと、ビーズから鉄イオンが除去され、洗い流されます。再生された樹脂は、再び水から鉄を取り除くために使用できます。
はい、イオン交換樹脂は水やその他の液体から鉛を除去するのに非常に効果的です。この目的のために広く使用されている方法の 1 つに次のようなものがあります。
効率：
適切に選択された樹脂は高い割合で鉛を捕捉し、規制限度以下のレベルを達成できる場合が多くあります。
選択性:
一部の樹脂は、他のイオンにはほとんど影響を与えずに鉛だけを除去するように特別に設計されており、効率が向上し、溶液の他の成分への影響が軽減されます。
汎用性:
イオン交換システムはさまざまな流量と量に適応できるため、小規模な家庭用ろ過から大規模な産業廃水処理まで、さまざまな用途に適しています。
身体的要因:
1. 樹脂タイプ
2. 粒子サイズ
3. 密度
化学的要因:
1. イオン強度
2. 錯化剤の存在
3. 温度
運用上の要因:
1. 流量
2. 積載率
3. 再生プロセス
イオン交換樹脂
製品リスト
バイオ医薬品およびライフサイエンス
現代のバイオ医薬品技術は通常、生物学的微生物発酵を使用します...
化学工業
化合物の精製は、ほとんどの工業プロセスにおいて不可欠な部分となっています。
飲料水の処理
飲料水は生活に欠かせないものです。毎日、すべての人間は食事を準備するために水を飲み、使用しなければなりません。
食品および飲料産業
食は誰にとっても密接な関係にあり、食の完成は人々のあくなき追求から生まれる…。
湿式冶金
＆マイニング
湿式冶金は、3 つの一般的な分野を含む抽出冶金の技術です。
リチウム直接抽出 (DLE)
サンレジンは中国の大手DLEリチウム吸着剤メーカーであり、主に塩水や地熱塩水などから高効率でリチウムを抽出するために使用されています。
産業用水処理
産業では水の用途が数多くあり、ほとんどの場合、使用済みの水もレンダリングするための処理が必要です。
植物抽出
植物抽出は、植物の組織から微量の生理活性化合物を収集するプロセスです。
VOCの処理
業界で化学製品が広く使用されるにつれ、オーガニック製品の使用がますます増えています。
廃水処理
廃水処理は、廃水を排出できる廃水に変換するプロセスです
最新ニュース
30
2024 08
サンレジンが胡潤中国トップ500社リスト入り
胡潤研究院は最近、「2023年胡潤中国トップ500」リストを発表し、サンレジン社は優れた市場実績と革新能力が認められ、リスト入りした。中国の吸着分離材料業界でリスト入りした企業は同社のみである。
22
2024 06
展示会ハイライト | Sunresin が SIWW 2024 シンガポール国際水週間で展示
2024年6月19日から21日まで、シンガポールのマリーナベイサンズエキスポ＆コンベンションセンターでシンガポール国際水週間（SIWWウォーターエキスポ2024）が開催されました。サンレジンは同イベントで、世界をリードする製品と技術を展示しました。
10
2024 05
サンレジンとラテンアメリカ：1万マイルは依然として隣国
4月、徐一聡大使の著書『家族と国情 続章』の出版記念会が北京で盛大に開催されました。中国駐在のラテンアメリカ諸国の大使らが徐大使を祝福し、バンプサイクル副社長の翟鋒氏も出席して祝賀会を催しました。高躍静博士は重要ゲストの代表としてスピーチを行い、徐大使の新刊出版に心からの祝福を表明しました。