DOWEX離子交換樹脂

南通海箬化學有限公司

DOWEX 細粒度樹脂是通過對生產標準 16-50 目工業樹脂的懸浮聚合技術進行選擇性控制而生產的。所得樹脂由完整的球形珠粒組成，在色譜分離中具有優異的動力學性能和填充性能，且避免了研磨或破碎樹脂所帶來的問題。

陶氏提供種類繁多的細粒度樹脂，適用于精細化工和制藥行業的層析分離。可提供包括 50-100、100-200 和 200-400 目粒徑的陰離子和陽離子樹脂。交聯度（以二乙烯苯含量百分比計）包括 2%、4% 和 8%。如此廣泛的產品系列，使您能夠針對特定應用選擇具有好滲透性、持水能力和總容量的樹脂。

陶氏豐富的樹脂選擇，不僅增強了您優化實驗室分離的能力，而且簡化了工藝放大過程中通常必需的調整。這有助于確保您在實驗室的成功能夠轉化為中試以及大規模生產裝置的成功。

DOWEX 細粒度樹脂是一種耐用、耐pH、潔凈且性能可預測的分離介質，能夠在精細化工和制藥行業的層析分離中保持性能一致且可靠。

堅固、不溶的結構——DOWEX 細粒度樹脂基于苯乙烯和二乙烯苯（DVB）的微孔共聚物，具有強的抗氧化、還原、機械磨損和破碎能力。此外，這種結構在常見溶劑中亦不溶解。

DOWEX  細粒度樹脂通過直接合成制造工藝生產。這確保了樹脂珠粒完整、球形，相較于研磨樹脂更加潔凈，性能更可靠、更穩定。研磨樹脂由形狀不規則的顆粒組成，并含有"細粉"或極細小的微粒。細粉是導致加工困難的常見原因：在處理干樹脂時會產生粉塵；當用作色譜介質或過濾助劑時會堵塞燒結板或濾芯；在批次處理應用中會延長沉降時間；并且會因物理損耗加劇樹脂的流失。

嚴格的粒徑與滲透性控制——通過控制懸浮聚合工藝，DOWEX 細粒度樹脂的粒徑得到嚴格控制。同時，工藝中使用的二乙烯苯（DVB）百分比也受到控制，以決定樹脂的交聯度（或滲透性）。這些因素確保了我們有一系列具備特定且可靠性能特征的產品可供選擇。

陶氏樹脂命名規則

用于標識 DOWEX™ 細粒度樹脂的命名規則旨在傳達關于樹脂類型和交聯度的具體信息。樹脂分為三種類型：強酸陽離子交換樹脂，代號為 "50W"；I 型強堿陰離子交換樹脂，代號為 "1"；II 型強堿陰離子交換樹脂，代號為 "2"。根據陶氏命名規則，這三個代號之一會與一個描述樹脂交聯度的 "X" 數字（X 數字代表樹脂共聚物中二乙烯苯 [DVB] 的百分比）結合使用。因此：

DOWEX 50WX8 是含有 8% DVB 的強酸陽離子樹脂。

DOWEX 1X4 是含有 4% DVB 的 I 型強堿陰離子樹脂。

如何評估與選擇 DOWEX  細粒度樹脂

表 1 包含了關于全系列 DOWEX 細粒度樹脂的基本信息。請使用此表為您的應用選擇最合適的樹脂候選產品。

表 1. DOWEX™ 全系列細粒度樹脂選項1,2

樹脂型號目數 (Mesh)離子形態持水能力 (%)總交換容量 (meq/mL)堆密度每桶裝量 (lbs/5 ft3 桶)

陽離子樹脂

DOWEX 50WX250 - 100H?74 - 820.646230

DOWEX 50WX2100 - 200H?74 - 820.646230

DOWEX 50WX2200 - 400H?74 - 820.646230

DOWEX 50WX450 - 100H?64 - 721.148240

DOWEX 50WX4100 - 200H?64 - 721.148240

DOWEX 50WX4200 - 400H?64 - 721.148240

DOWEX 50WX850 - 100H?50 - 561.750250

DOWEX 50WX8100 - 200H?50 - 581.750250

DOWEX 50WX8200 - 400H?50 - 581.750250

陰離子樹脂

DOWEX 1X250 - 100Cl?65 - 750.744220

DOWEX 1X2100 - 200Cl?70 - 800.644220

DOWEX 1X2200 - 400Cl?70 - 800.644220

DOWEX 1X450 - 100Cl?50 min.1.044220

DOWEX 1X4100 - 200Cl?55 - 631.044220

DOWEX 1X4200 - 400Cl?55 - 631.044220

DOWEX 1X850 - 100Cl?43 - 481.244220

DOWEX 1X8100 - 200Cl?39 - 451.244220

DOWEX 1X8200 - 400Cl?39 - 451.244220

雖然離子交換樹脂的化學和物理性質是通過特定測量值來定義的，但樹脂的實際性能還取決于樹脂特性與其運行時的應用條件之間的相互關系。

以下是您在樹脂選型時可能考慮的三個基本因素的簡要討論：

應用條件對樹脂工作容量的影響

具有更高離子交換容量的樹脂，未必能在特定應用中提供大的工作容量。事實上，對于特定溶液而言，樹脂的交聯度在決定溶質吸收量方面可能比離子交換容量發揮更重要的作用。

樹脂的有效孔隙率會受到溶劑條件的影響，包括離子強度、pH 值和有機改性劑。提供一系列具有不同交聯度的 DOWEX 樹脂，有助于進行溶液中分子尺寸評估，從而確定特定應用的好樹脂。

平衡溶質吸收要求與壓降

溶質吸收受粒徑影響，通常隨著粒徑減小而增加。 在批次吸附試驗中，不同粒徑的 DOWEX 1X4 樹脂對 L-色AN酸的吸收情況。標準的 20-50 目樹脂顯示出比更細粒徑樹脂更慢的吸收等溫線。

然而，在有些應用中，僅僅基于小粒徑來選擇樹脂可能會導致操作上的困難。圖3顯示，隨著柱管內樹脂粒徑減小，流經柱管的液體的摩擦損失（即壓降）會增加。雖然使用較小粒徑的樹脂可以改善特定工藝的動力學特性，但在選擇設備、確定操作參數以及評估放大生產潛力時，必須將壓降的增加考慮在內。

評估特定系統中樹脂的溶質吸收能力和壓降時，某些實驗步驟會很有幫助。要測量溶質吸收量，可采用批式實驗：隨時間推移，測量特定體積的樹脂對已知濃度溶液中溶質的吸收量。這類批式實驗對于確定粒徑的影響，以及識別各種因素（包括pH值、溫度、離子強度和競爭性溶質）的影響非常有用，這些因素會影響活性離子交換位點的化學相互作用、整體的工藝動力學以及離子交換發生的速度。

在進行壓降比較時，應研究與工藝流體具有相同粘度的流出液。只要可能，盡量使用實際的工藝流體進行實驗，以確保在比較過程中觀察到的壓降能夠反映實際操作中可能遇到的情況。

影響樹脂穩定性的因素

離子交換樹脂的操作穩定性很大程度上取決于具體的工藝過程。因此，在實際工藝條件下進行穩定性測試是樹脂評估和選型過程中的重要一環。

離子交換樹脂耐受廣泛的化學條件，可在整個pH值范圍內進行洗滌而不會產生不良影響。此外，除強氧化劑外，離子交換樹脂耐受大多數無機和有機溶液。

應避免使用硝酸或鉻酸溶液、漂白劑或含氯溶液以及過氧化物。接觸硝酸等強氧化劑會導致樹脂迅速氧化。在特定條件下，這可能引發潛在的爆炸性反應。

氧氣引發的緩慢降解可能受催化影響。 因此，在氧化環境中，應盡量減少樹脂與金屬離子（包括鐵、錳和銅）的接觸。

樹脂的物理穩定性也受產品處理方式的影響。深厚的樹脂床層、小直徑床層、高的流速以及頻繁的泵送或攪拌都可能導致樹脂的破碎損耗。

通過了解系統和工藝所施加的物理條件，可以大限度地減少因機械因素造成的破碎損耗。例如，若改變化學環境以調整溶劑保留能力，樹脂可能會經歷快速的收縮-膨脹。如果由此產生的滲透沖擊削弱了樹脂珠粒的化學形態結構，就可能導致破碎損耗。在大多數情況下，因收縮-膨脹導致的破損是由滲透沖擊和色譜柱機械效應共同造成的，本簡報第7頁和第8頁的"實驗室裝柱提示"部分對此進行了描述。

要評估樹脂在特定工藝中的穩定性，請使用實際工藝樣品創建系統模型。使每種候選樹脂的小型柱經歷多次使用實際產品料液及后續化學條件的負載、回收和再生循環。采用顯微鏡檢查來測量在模擬條件下樹脂的穩定性表現。

裝柱提示

實驗室規模的層析柱可用于獲取有價值的工藝開發和樹脂可行性信息。

雖然實驗室層析柱實驗能為樹脂選擇和工藝操作參數的確定提供有價值的對比數據，但若未考慮系統設計因素，其結果無法直接進行放大。此外，實驗室柱研究不應替代放大前中試系統的開發和運行。以下是裝填實驗室層析柱的基本指南：

細粒度樹脂可用于普通玻璃柱，但好使用能夠承受約 3 kg/cm2 或更高壓力的柱子。

警告： 在某些條件下，部分樹脂膨脹時會產生足夠大的力量導致玻璃柱破裂。建議實驗室評估時使用配備過載保護安全管的層析柱，或帶有塑料防護罩的玻璃柱。層析柱的內徑不應小于 1.5 厘米。更小的柱子可能產生壁效應，從而干擾色譜分離并影響樹脂的穿透點。

在裝柱前，需使用能引起樹脂大溶脹的流動相對其進行清洗，使樹脂水合和活化。隨后，采用漿液法裝柱，注意排除氣泡。切勿讓柱子干涸。以略高于正常操作流速的速率通過流動相來沉降柱床（例如，如果操作流速為 2.0 mL/min，則以 2.5 mL/min 的流速沉降柱床）。

裝填好柱子后，需在洗脫相和再生相之間循環運行系統，以確定是否發生顯著的收縮-膨脹現象。在進行實際樣品評估之前，此時應補充樹脂或調整柱床體積。配備可調節柱塞的實驗室層析柱可以簡化這一微調過程。

為確定好的上樣和洗脫速率，首先應上樣約 10% 柱體積的樣品（對于濃縮樣品），或上樣量相當于稀料液理論可交換容量約 75% 的樣品體積。以上樣流速為 0.5 倍床層體積/小時作為起始點較為合適。具體的微調要求將取決于進料中組分的濃度、所需的產品純度以及分離的難易程度。

應用：

在Dowex 50w-X8上通過混合溶劑使銀與其他元素進行陽離子交換分離

Dowex 50W-X樹脂吸附硫酸溶液中的鍶

Dowex 50W×8陽離子交換樹脂對鐿镥分離的初步條件探究

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