专题报告离子交换树脂

Cl型80。C OH型60。C SA10A、SA12A、 SA11、PA300系列
Cl型60。C OH型40。C SA20A、SA21A、 PA400系列
No. 34
架橋反應
• 架橋反應是指兩個或多個高分子彼此產生化學鍵結而 連結成網狀結構 。 • 分子鏈間產生化學鍵的方式：可以在聚合高分子時導 入具有三個或多個反應官能基的單體，另一種是將已 經聚合好的高分子再以化學法誘發不同的分子間產生 化學鍵結，如加入自由基起始劑，或是提高溫度使分 子鏈上特定的官能基具有反應性等等。
交換基 陽 離 子 交 換 樹 脂 弱 羧基 酸 (-COOH) 性 強 酸 性 弱 鹼 性
適用 pH
4~14
化學結構
反應式
R-COOH + NaOH → R-COONa+ H2O
磺酸基 (-SO3H)
0~14
R-SO3H+NaCl → R-SO3Na+ HCl
陰 離 子 交 換 樹 脂
1~3級 胺基
FAB2 混床 概念圖
IN
採水時
均勻混和之 陰陽離子交換樹脂 集排水管
OUT
No. 21
混床的概念
強酸性 陽離子交換樹脂
2床 2塔
2床 2塔
強鹼性 陰離子交換樹脂
2床 2塔
No. 22
FAB2 混床 概念圖
DI水
蒸氣
再生時
NaOH
熱交換器
強鹼性 陰離子交換樹脂 集排水管 強酸性 陽離子交換樹脂
No. 36
高低架橋度樹脂比較
低架橋度樹脂
網和網間之間隔大
高架橋度樹脂
網和網間之間隔小
大分子離子容易向樹脂粒內 大分子離子難向樹脂粒內 擴散 擴散 可以吸附大分子 大分子吸附困難 離子容易在樹脂內移動 反應速度快 再生效率良好 離子在樹脂內移動較困難 反應速度慢 再生效率不良
No. 37
官能基
• 官能基是指化學物質的特殊鍵，尤其有機化合物，不 同的鍵結有不同的化學特性，例如醇類有OH基，有機 酸有COOH基，胺基酸有胺和酸基…等等。不同化學 鍵有不同之功能，如酸鹼性之中和或吸附金屬離子等 。
0~9
R-NH〃OH +HCl → R-NH〃Cl + H2O
強 鹼 性
4級銨基 (≡ N+)
0~14
R-N〃OH+NaCl → R-N〃Cl + NaOH
No. 14
離子交換樹脂在FAB2 超純水系統之應用
2B3T MB Polisher
No. 15
FAB2 超純水系統流程
自來水進水 生活水池 AV-1迴流水
HVDG
UF Polisher UV HEX-32 PURE WATER TANK T-31 UV RELAY TANK T-41
RO
PREFILTER
UV
阻值 >17..5M-cm
No. 27
No. 28
附錄
• • • • • • • 2B3T樹脂之spec. MB樹脂之spec. Polisher樹脂之spec. DIAION規格說明 強鹼性陰離子交換樹脂I型與II型樹脂之比較 名詞解釋 其他
弱鹼性陰離子交換樹脂之處理水
HCO3HCO3-
H+
SiO2
ClSO4 2-
R-NH 〃OH
H+
OHSiO2
弱鹼性陰離子交換樹脂
處理前
處理後
No. 12
強鹼性陰離子交換樹脂之處理水
HCO3-
H+
OH
SiO2
-
R-N〃OH
強鹼性陰離子交換樹脂
H+ 2O H OH
處理前
處理後
No. 13
樹脂之種類與分類
R-SO3H + Na+ → R-SO3Na + H+
No. 3
樹脂之基本構造
• 在具有立體高分子架橋基體上，導入如磺酸基(-SO3H) 或四級銨基(≡ N+) 等具有離子交換機能之官能基所製 造之合成樹脂。
CH=CH2
CH=CH2
苯乙烯
No. 4
二乙烯苯
CH=CH2
一般樹脂粒度成形法
• 反應槽上方是原料(苯乙烯、二乙烯苯及助劑) • 反應槽下方是水
強酸性
陽離子交換樹脂塔 air
DG
弱鹼性
陰離子交換樹脂塔
強鹼性
陰離子交換樹脂塔
脫氣塔
No. 19
FAB2 二床三塔 概念圖
HCl
HCO3-→ H2CO3 → CO2+H2O
蒸氣
DI水
熱交換器
NaOH
強酸性 陽離子
弱鹼性 陰離子
DG
air
脫氣塔 陽離子交換樹脂塔
強鹼性 陰離子 陰離子交換樹脂塔
No. 20
4928
淡黃色透明球狀
740 47.0 ~53.0 MIN. 0.8
No. 32
DIAION規格說明
規格型號
SK-1BF SK-1BL SAF-10DL SAF-10DL SA-10ALL WA-30C
符號
F L F D LL C
代表意義
以24小時熱處理，去除雜質 小於 425 μm , 5% 以下 食品級 (low TOC) 比重加重 小於 425 μm , 1% 以下 食品級 (low TOC)
No. 29
2B3T樹脂之spec.
樹脂型號 項目 數量(LTS) DIAION SK-1BF 8600
淡褐色透明球狀
DIAION WA-30C 5600
淡黃色透明球狀
DIAION SAF-10DL 2800
淡黃色透明球狀
顏色及形狀 見掛密度(g/l) 水份含有率(%)
交換容量(meq/ml)
825 43~50
No. 26
FAB2 超純水系統流程
自來水進水 生活水池 AV-1迴流水
Booster pump
導電度 < 20 us/cm
AC
阻值 > 10 M-cm
DI水池 T-13
原水池 T-1
F.F
前處理水池 T-6
2B3T
UV
MB
HEX-17
FAB
製程回收水
回收水池 T-26
再生水池 T-22
RO 濃縮
弱酸性陽離子交換樹脂
Mg2+
Na
+
R-SO3H
H+ Ca2+
HCO3Cl-
Mg2+ SO4 2+ Na SiO2 處理後
No. 10
強酸性陽離子交換樹脂之處理水
Ca2+ HCO3ClHCO3-
Mg2+
Na
+
R-SO3H
H+
SiO2
ClSO4 2-
SO4 2SiO2
強酸性陽離子交換樹脂
處理前
處理後
No. 11
No. 5
苯乙烯和二乙烯苯聚合物之平面的化學結構
No. 6
離子交換樹脂的結構模型圖
含水狀態下的離子 交換樹脂內部存在 著細孔，離子就在 其間擴散並進行離 子交換。
固定之陰離子交換基，如SO3對立之陽離子，如 Na+ H+ 苯乙烯基體 二乙烯苯架橋 水合水
陽離子交換樹脂
No. 7
樹脂之顯微鏡外觀
No. 38
純水自然解離阻值
• • • • • 純水解離濃度乘積: [H+][OH-]=10-14 10-7mole/L * 50 *1000 = 5*10-3 mg CaCO3/L [H+] 導電度: 6.991 [OH-] 導電度: 3.956 純水導電度: 5*10-3(6.991+3.956) = 0.054735 us/cm • 阻值 = 1 /導電度 • 純水阻值(25。C): 1 / 0.054735 =18.27 M
T-6 UF濃縮水
AV-1
MB
P-14 P-14R
From R/O (LCV-41)
DI PIT T-13 130 M3
1800mm H 2200mm 熱/冰水
HVDG
HCl
No. 41
熱交換器 HEX-17
Polisher
in out
均勻混和之 陰陽離子交換樹脂
1232 mm
56L
254 mm
No. 33
強鹼性陰離子交換樹脂I型與II型樹脂之比較
I型樹脂 交換基 鹼性度 再生難易 交換矽酸、弱酸時之 洩漏 化學安定性 （使用之溫度） DIAION -N(CH3)3 三甲基銨基 強鹼性 不易再生 洩漏少 II型樹脂 -N(CH3)2C2H4OH 三甲基乙醇銨基 比I型樹脂稍弱 較容易再生 洩漏稍大
離子交換樹脂簡介與應用
No. 1
內容大綱
1. 離子交換樹脂介紹
離子交換之定義 樹脂之基本構造與性質 樹脂之種類與分類
2. 離子交換樹脂在FAB2 超純水系統之應用
2B3T MB Polisher
No. 2
離子交換之定義
〄 不溶性物質(樹脂)從水溶液中除去正電或負電離 子，並放出相同電荷之離子進入溶液中的一種可 逆式相互交換反應。
No. 23
HCl
Polisher 概念圖
in out
均勻混和之 陰陽離子交換樹脂
共有4組合計88支
No. 24
2B3T & MB 使用之樹脂
樹脂型號 項目
類別来自百度文库
DIAION SK-1B
苯乙烯系膠型強酸性 陽離子交換樹脂。 2B3T陽離子塔 & MB 對有機溶劑、強酸、 強鹼及其他還原劑等 安定。
共有4組合計88支
No. 42
弱酸性陽離子交換樹脂
純水製造、觸媒、氨酸 分離精製、金屬回收、 碘回收等等。
高分子量有機物質的去 除，澱粉水解液之脫色 、脫離子 和甘油及酵 素之純化。
結構式
No. 25
Polisher使用之樹脂 --Duolite® MB-HP
• 強酸性陽離子交換樹脂與強鹼性陰離子交換樹脂(I型)的 混和品。 • 可適用的pH範圍：0~14 • 使用條件： 樹脂層長：600mm以上 通液速度：10~60 SV 使用最高溫度：60 。C 入口原水水質：> 5 MΩ-CM • 應用: 使用於超純水系統最終洗淨(精製)工程。
RO
PREFILTER
UV
No. 16
二床二塔 概念圖
強酸性 陽離子交換樹脂塔
強鹼性 陰離子交換樹脂塔
No. 17
二床三塔 概念圖
HCO3-→ H2CO3 → CO2+H2O
強酸性 陽離子交換樹脂塔
air
DG
強鹼性 陰離子交換樹脂塔
脫氣塔
No. 18
三床四塔 概念圖
HCO3-→ H2CO3 → CO2+H2O
Booster pump
原水池 T-1
F.F
前處理水池 T-6
AC
2B3T
UV
DI水池 T-13
MB
HEX-17
FAB
製程回收水
回收水池 T-26
再生水池 T-22
RO 濃縮
HVDG
UF Polisher UV HEX-32 PURE WATER TANK T-31 UV RELAY TANK T-41
膠型樹脂
多孔型樹脂
No. 8
樹脂之種類與分類
以功能區別:
1. 陽離子交換樹脂：a.弱酸性 b.強酸性 DIAION SK-1B 2. 陰離子交換樹脂：a.弱鹼性 DIAION WA-30 b.強鹼性 DIAION SA-10A
No. 9
弱酸性陽離子交換樹脂之處理水
Ca2+ HCO3ClSO4 2SiO2 處理前
MIN. 2.0
615 43~55
MIN. 1.5
685 39~47
MIN. 1.3
均一係數 有效徑(mm) 粒度範圍(μm)
TOC(ppm)
No. 30
MAX. 1.6 MIN. 0.4 1180~300
MAX. 1.6 MIN. 0.4 1180~300
MAX. 5
MAX. 1.6 MIN. 0.5 1180~500
825 43~50 MIN. 2.0 MAX. 1.6 MIN. 0.4 1180~425
685 43~47 MIN. 1.3 MAX. 1.6 MIN. 0.45 1180~425
Polisher樹脂之spec.
樹脂廠牌型號 項目 Duolite MB-HP
數量(LTS)
顏色及形狀 見掛密度(g/l) 水份含有率(%) 交換容量(meq/ml)
No. 39
二床三塔 2B3T
T-6 HCl
CO2
NaOH
SC
2600mm H 3050mm
DG B9
1450mm H 3050mm
WA/SA
P9
2600mm H 3050mm
2400mm H 1500mm
脫氣塔 陽離子交換樹脂塔
No. 40
陰離子交換樹脂塔
混床 MB
NaOH
From 2B3T
No. 35
架橋度 crosslinkage
DVB添加重量 100% DVB% 單體的全部添加量
〄平時都以DVB%表示架橋度來解析樹脂。 〄強度適中：架橋度８％之離子交換樹脂----標準品。 〄架橋度低的樹脂，細孔較大，擴散較容易，但太低會 導致含水量太高，使得樹脂粒變得太柔軟，強度變弱。
MAX. 200
MB樹脂之spec.
樹脂型號 項目 數量(LTS) 顏色及形狀 見掛密度(g/l) 水份含有率(%) 交換容量(meq/ml) 均一係數 有效徑(mm) 粒度範圍(μm)
No. 31
DIAION SK-1BL 1260
淡褐色透明球狀
DIAION SA-10ALL 1900
淡黃色透明球狀
DIAION WA-30C
苯乙烯系強鹼性陰離子 交換樹脂。 2B3T陰離子塔 & MB 再生效率高，化學安定 性極穩。脫色性高。
DIAION SAF-10A
苯乙烯系弱鹼性陰離子 交換樹脂。 2B3T陰離子塔 高多孔型，交換容量大 ，再生效率高，化學的 安定性高，脫色性高。
使用處
特徵
用途
硬水軟化，純水製造 ，金屬回收分離，藥 液精製，有機溶劑脫 水等等。