Bevezetés

egyedi
Ezen az oldalon számos példával megvizsgáljuk az ioncserélő gyanta következő jellemzőit:
  • Granulometria
  • Kapacitás
  • páratartalom
  • Száraz anyag
  • A granulátum ömlesztett tömege
  • Látszólagos sűrűség
  • Tömörítési hatás
  • Optikai megjelenés
  • Térfogatváltozás
  • Stabilitás
  • Szerkezet és szelektivitás

A gyanták szerkezete (csontváza és funkcionális csoportja) egy másik oldalon található angolul, a cserélhetőség részletei pedig egy további oldalon találhatók.

Az ionos forma nagyon fontos

és kissé befolyásolhatja a szemcseméretet is. Például az Amberjet 4400 gyanta teljes kapacitása Cl-formában körülbelül 1,5 ekv/l, OH-formában azonban csak 1,2 ekv/l. Ez a különbség annak köszönhető hangerő változás a gyanta: 30% -ig duzzad, a Cl-formától az OH-formáig haladva. Nyilvánvaló, hogy a gyantamintában az aktív csoportok száma nem változik a folyamat során, így amikor a gyanta megduzzad, akkor e csoportok sűrűsége a gyanta szerkezetében térfogatra csökken, és a kapacitás pontosan ennek a mértéke a funkcionális csoportok sűrűsége.

Példa: egy új gyanta tétel elemzése

Gyanta típusú Amberlite IRA96
Tétel száma 6210AA55
Kapacitás térfogat szerint [szabad alapforma] 1,36 eq/L
Kapacitás tömeg szerint [szabad bázis] 5,16 eq/kg
Szárazanyag [szabad bázis] 264 g/l
Erős képesség 8,6%
Páratartás [szabad bázis] 61,8%
Tökéletes golyók 98%
Egész golyók 99%
Térfogat szerint [szabad bázis] 1.04
Granulometria
Átlagos méret 0,68 mm
Egységességi együttható 1.34
Harmonikus átlagméret 0,67 mm
Tényleges méret 0,53 mm
Finom golyók 1,18 mm 0,2%

Granulometria

Ma a granulometriai eloszlást a részecskéket számláló eszközökkel mérik, amelyek az eloszlás összes paraméterét kiszámító számítógéphez vannak kötve:

  • Középső átmérő
  • Egységességi együttható
  • Tényleges méret
  • Harmonikus átlagméret
  • Finom golyók száma
  • Durva golyók mennyisége
Vizsgáljuk meg ezeket a jellemzőket.
Granulometria mérése

mm% felett% keresztül
1.25 0.8 99.2
1.00 2.0 97.2
0,80 14.9 82.3
0,63 33.2 49.1
0,50 32.5 16.6
0,40 14.1 2.5
0,315 2.0 0.5
Legjobb 0.5
100%

A "sziták közötti" értékeket egy logaritmikus x-tengelyű (szembőség) görbén ábrázoljuk. Elméletileg és többé-kevésbé gyakorlatilag a kevert reaktorokban előállított gyanta részecskeméret-eloszlása ​​"normális" vagy "Gauss". Itt egy "Gauss-harangot" helyezünk a kísérleti grafikonra.

Definíciók
  • A átlagos átmérője megfelel annak az elméleti szitanyílásnak, amelyen keresztül a gyanta minta pontosan 50% -a áthalad. Általában "d50"
  • A tényleges méret megfelel annak a szitának, amelyen keresztül a minta 10% -a átmegy. D10 rövidítés.
  • A egységességi együttható a következő: CU = d60/d10
    Ez az együttható méri az eloszlás mértékét, és megfelel a Gauss-görbe szélességének. Ha az összes gyantagolyó azonos lenne, a CU értéke 1,00 lenne. Az AmberjetTM gyanták CU értéke 1,05–1,20, az AmbersepTM és az AmberliteTM SB 1,15–1,30, RF 1,20–1,50 és a standard minőségű gyanták 1,3–1,7. Lásd a fenti két kis képet.
  • A harmonikus középméret a rövidített HMS az eloszlásfüggvényből számított matematikai kifejezés. Lásd a képletet a jobb oldalon. A harmonikus átlagot a gyanta hidraulikai tulajdonságainak és kinetikájának elméleti megfontolásaihoz használják. A gyakorlatban közel van az átlagos átmérőhöz, de kissé kisebb. Ez a két érték szinte megegyezik az egyenletes eloszlású gyantákban.
Papírra rajzolt grafikonon gausso-logaritmikus, a normális eloszlást egy vonal képviseli. Korábban ezt a típusú grafikont használták az átlagos átmérő, a tényleges méret és az egyenletességi együttható kiszámításához a laboratóriumi eredmények alapján. A jobb oldali példában ábrázoltuk a fenti tétel elemzésének eredményeit és a megfelelő Gauss-görbét. A kísérleti pontok nincsenek pontosan egy vonalban, a szitálási folyamat pontatlansága miatt, hanem annak a ténynek is köszönhető, hogy a valós eloszlás nem teljesen teljes Normál. A példa jellemző értékei:
Középső átmérő0,640 mm
Egységességi együttható1.53
Tényleges méret0,449 mm
Harmonikus átlag (HMS)0,616 mm

Egyenletes granulometriájú gyanták esetén az átlagos átmérő, a tényleges méret és a harmonikus átlag szomszédosak; azonosak lennének egy abszolút egyenletes gyantával, vagyis amelynek egyenletességi együtthatója 1,00 lenne. Lásd a Gauss-görbét és a Gauss-logaritmikus grafikont egy gyantáról, amelynek CU értéke 1,10.

Mi a granulometria alkalmazása?

A granulometria fontos

  • vegyes ágyakkal
  • rétegzett ágyakkal
  • csomagolt ágyoszlopokkal (Amberpack TM és hasonló)
  • a visszaöblítés áramlásának beállításához
  • a kromatográfiás folyamatokban
  • a finom gyantáknak jobb a kinetikája
A granulometria kiválasztása kompromisszum: a finom gyanta jó hasznos kapacitással rendelkezik, de nagy a nyomásesés, és a finom részecskék feleslege elzárhatja a kollektorokat. Ezzel szemben a vastag gyanta érzékenyebb az ozmotikus sokkokra és kinetikája lassabb, ami valamivel alacsonyabb hasznos kapacitást eredményez. Minden olyan alkalmazásnál, amelynél több gyanta szétválasztása szükséges ugyanabban az oszlopban, mint például a kevert vagy rétegzett ágyak, a részecskeméret kritikus fontosságú.

Az USA-ban a granulometriát gyakran hálóban fejezik ki (a szitahálók mérete). Lásd a levelezési táblázatot.

Csere kapacitás

Hasznos kapacitás

  • Megfelel az aktív helyek számának, ahol ioncsere zajlik egy ciklus alatt

Az új gyanta teljes kapacitásértékeit a gyártó minőségellenőrző laboratóriumában mérik. Ezeket az értékeket ekvivalensben fejezzük ki nedves gyanta literenként vagy kilogramm száraz gyanta után. A tömegkapacitás ("tömeg szerint") azt jelzi, hogy a gyanta nedvességtől függetlenül megfelelően funkcionálódott-e. Bár nagy a teljes kapacitás kívánatos, nem minden cserehelyet használnak fel egy ciklus alatt. A teljes és hasznos kapacitás fogalmáról további részletek ezen a másik oldalon találhatók.

páratartalom

Magas páratartalom

  • gyors csere
  • jó adszorpciós kapacitás
  • alacsony teljes kapacitás
Alacsony páratartalom
  • magas összkapacitás
  • nehezen regenerálható
  • terjedelmes ionokat nem lehet eltávolítani
  • mérgezésre hajlam (szennyeződés)

A gyanta tömegének körülbelül a fele víz, kivéve, ha a gyantát megszárítják, vagy ha a szokásos hidratáló vizet szerves oldószerrel helyettesítik. A vízmolekulák körülveszik a funkcionális csoportokat (hidratáció), és kitöltik a gyanta váz üres részeit. Nyilvánvaló, hogy a magas nedvességtartalmú gyantában kevesebb a szárazanyag, ezért kevesebb aktív csoportot hordoz, és kisebb a kapacitása. Másrészt a nagyon porózus gyanta megkönnyíti a nagy ionokhoz való hozzáférést.

Gyantáiban gél típusú, a nedvességnek fordított kapcsolata van a csontváz térhálósodásának sebességével. Ez nem érvényes a gyantákra makropórusos mert mesterséges porozitása a térhálósodási sebesség függvényében állítható be. Lásd az oldalt a gyanták szerkezetéről.

Általában az alacsony nedvességtartalmú gyanták kinetikája lassabb, és mérgezés veszélye fenyeget.

Száraz anyag

A szárazanyag valamikor a gyanta gyártói által használt koncepció volt a nedvesség visszatartás helyett. Mára felhasználása megszűnt.

Tényleges sűrűség (a gyanta részecskék tömege)

Noha a rutin elemzés nem tartalmazza, a tényleges sűrűség fontos paraméter az üzem működésében. Alapvető fontosságú minden olyan folyamatban, amelyben 2 vagy 3 gyantát kevernek vagy átfednek ugyanabban az oszlopban, és a visszamosás áramlásának beállításához.
A tényleges sűrűségmérést piknométerrel végezzük.

Tudni kell, hogy a sűrűség a gyanta ionösszetételétől függ. Mivel ez az összetétel a ciklus során változik, nem lehet pontosan megbecsülni, és megnehezíti a gyantaágy visszamosási áramlási sebességének (alulról felfelé irányuló áramlás) beállítását.

Íme néhány tipikus érték:

Valódi sűrűség az ionforma függvényében
Gyanta típus Ionikus forma Értéktartomány Tipikus érték
WAC (gyenge kat.) H 1.16 - 1.19 1.18
WAC AC 1,28 - 1,34 1.32
SAC (erős kat.) H 1.18 - 1.22 1.20
ZACSKÓ Na 1.26 - 1.32 1.28
ZACSKÓ AC 1,28–1,33 1.31
WBA (gyenge an.) Ingyenes bázis 1,02 - 1,05 1.04
WBA Cl 1,05 - 1,09 1.06
WBA SO4 1,08 - 1,13 1.11
SBA (még mindig erős) Oh 1,06 - 1,09 1.07
SBA Cl 1,07–1,10 1.08
SBA SO4 1.10 - 1.14 1.12

Látszólagos sűrűség és szállított tömeg

A gyanta térfogatsűrűségét a gyanta térfogatban kifejezett tömegében (g/l) fejezzük ki. Mivel az előállított tételek között kis eltérések vannak, a gyanta csomagolására a gyártás végén szokásos súlyértéket használnak. A látszólagos sűrűség ezen változásai annak a maradék nedvességnek tudhatók be, amely a gyanta gömbök között marad, miután a csomagolás előtt leeresztették őket.

Példa:
A gyanta térfogatsűrűsége 720 és 780 g/l között van. Ha a szállított tömeg értéke 700 g/L, a következő eredményeket kapjuk:

  • Minden 25 literes zsákban 0,770 x 25 = 19,25 kg gyanta lesz
  • Ha egy adott tétel térfogatsűrűsége 720 g/L (azaz 1 389 L/kg), akkor az ügyfél 19,25 x 1,389 = 26,7 L gyantát kap a tétel minden zacskójában.
  • Ha a tétel térfogatsűrűsége 780 g/L (1282 L/kg), akkor az ügyfél 19,25 x 1,282 = 24,7 L gyantát kap minden 25 literes zsákban.
Így amikor a tömegsűrűség eléri a maximális értéket, a gyártó majdnem a megrendelt mennyiséget szállítja le, és ha az ömlesztett sűrűség kisebb, mint a szokásos leszállított tömeg, akkor a gyártó valamivel több terméket szállít, így a vevő megkapja a kért mennyiséget vagy kissé többet az esetek 83% -ában. Ha a normál súlyt az értéktartomány közepén választották volna, akkor az ügyfeleknek kevesebb lenne, mint a megrendelt mennyiség az esetek 50% -ában.

Az ágy összenyomása

A diagram adatait egy olyan vevő hozta létre, aki nem volt biztos a gyártó által szállított mennyiségben.

Optikai megjelenés

Az új gyanta optikai megjelenése, vagyis a repedezett gömbök és töredékek aránya fontos elemzése a gyártás minőségellenőrzésének. Az ellenőrzési módszer a tökéletes golyó és az egész golyó fogalmát használja. A tökéletesek nem törnek vagy repednek fel. Az egész gömb gömb alakú - vagyis nem törött -, de megrepedhet.
Használt gyanták esetén az optikai megjelenés hasznos információkat nyújt a lehetséges teljesítményproblémákról. Például az ügyféltől kapott minta a következő jellemzőkkel rendelkezik:

Tökéletes golyók65%
Egész golyók94%
Ez megfelel:
  • 65% tökéletes golyó
  • 29% egész golyó, de repedezett
  • 6% darab
Egyesek nehezen érthetik az eredmények kifejezésének ezt a módját. Ne feledje, hogy az egész golyók tökéletes golyókat és repedezett golyókat tartalmaznak.

Lásd még az új gyanta fényképeit.

Ionikus forma és térfogatváltozások

Az alábbiakban bemutatjuk a szokásos ionos leadási formákat és a térfogatváltozások tartományát:

Gyanta típusú ionos forma
szállítás Teljes változás
kötet tól. példáig
SAC (erős sav) Nem 6 - 10% Na-tól H-ig Amberjet 1000
SBA (erős alap) Cl, OH, S04 15 - 30%
6 - 10%		 Cl OH-hoz
Cl SO4-re		 Amberjet 4200
WBA (gyenge alap) Szabad bázis (BL) 10 - 25% BL-től Cl-ig Amberlite IRA96
WAC (gyenge sav) H 15 - 40%
60 - 100%		 H a (Ca + Mg)
H-tól Na-ig		 Amberlite IRC86

Egy adott gyanta térfogatváltozásának pontosabb értékei gyakran megtalálhatók a gyártók által kiadott műszaki lapokban.

Ez a térfogatváltozás a gyantában található ionok különböző hidratációs állapotaiból származik. Például az alacsony működőképességű gyanták (WAC és WBA) regenerált formájukban nagyon rosszul disszociálódnak, így a gyantagyöngyökben szinte nincsenek szabad ionok. Ehelyett, miután ionokat töltött vízből vagy oldatból, ezeket az ionokat hidratálják:

A 100% -ban regenerált gyanta és a 100% -ban kimerült forma közötti teljes átalakulás a gyakorlatban nagyon ritka, ezért az elméleti maximális térfogatváltozás nem következik be. Ugyanakkor megfigyelhető a működés térfogatváltozása, tekintve az ágy magasságát a regenerálás előtt és után. Ez a térfogatváltozás kritikus a kompakt ágyrendszerekben, amelyek oszlopainak nagyon kevés a szabad helye.