树脂苏青在淀粉糖的应用.doc

树脂在淀粉糖(醇)上的应用概述钱平 田野(江苏苏青水处理工程集团有限公司)一 离子交换树脂的基本性能离子交换树脂的基本性能包括以下几个方面，现分别简述如下：一、树脂的外观 新的树脂因结构、基团、离子形态、制造工艺等因素的不同，而有黄色、褐色、白色、棕色、黑色、灰色等各种颜色，以满足具体使用中不同场合的需要。常用水处理用的树脂外观一般为：凝胶型的苯乙烯系树脂一般为透明的淡黄色颗粒；而大孔树脂则为不透明（或微透明）颗粒；大孔苯乙烯系阳树脂一般为淡黄色或淡灰褐色颗粒，大孔苯乙烯系阴树脂为白色颗粒；丙烯酸系的树脂为白色或乳白色颗粒。同一种树脂在不同的离子形态时会发生颜色上的变化，如001x7树脂由再生态到失效态时的颜色是由深到淡，由失效态到再生态，又由淡到深。这种变化是可以逆转的， 树脂受污染时，其颜色也会发生根本性的变化，其颜色的变化程度一般与树脂受污染的程度成正比，并且较难逆转。因此，树脂在使用的过程中，要随时留意其颜色上的变化，以判断树脂污染的程度。如201x7树脂受铁或有机物污染时，颜色变深甚至黑褐色。001x7树脂受氧化剂破坏时，其树脂交联和交换基团都将被氧化，树脂的颜色也将变淡，树脂体积增大，由此树脂易碎和体积交换容量下降。二、粒度 树脂的粒度大小和均匀性，对运行的影响较大。粒度大，比表面积就小，交换速度就慢；粒度太小，虽然交换速度快，但是，运行时的阻力又大；因此，国家标准根据不同的交换器床型（不同床型的运行流速不同）相对应的树脂型号，规定了相对较合理的粒径范围（参考国标）。三、树脂的溶胀及转型体积改变率树脂在干燥的状态下（惰性树脂除外），遇水会迅速膨胀。因此，当树脂脱水时，不能直接与水接触，而要用饱和的食盐水浸泡，减缓膨胀速度，防止树脂的破裂。树脂不同的交联度，其膨胀系数也不同，体积改变率的大小与交联度成反比。交换容量的大小与溶胀率成正比。可交换离子价数越高，溶胀率越小。同价离子，水合能力越强，溶胀率越大。当然，树脂转型膨胀率的规律在实际的应用中较为复杂，因为它往往是多种离子间的交换。但这些规律的掌握，对设计不同交换器床型预留的膨胀空间具有重要的参考价值（尤其像双室固定床、双室浮动床等）。四、水分一定离子型态的树脂其颗粒内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。同种树脂，不同的离子型态，其含水量也是不同的。为此，国家标准也规定了各种树脂在特定的离子型态下的含水量。树脂在使用的过程中，随着各种因素对树脂的损害，其含水量也会发生变化。因此，树脂含水量的变化大小，也是判断树脂受损性程度的依据之一。五、密度树脂的密度是其使用中经常要用的数据。由于树脂基本上都是在湿态下运行，所以最常用的是湿真密度和湿视密度两种。湿真密度是指单位真体积湿态树脂的质量。真体积是指树脂颗粒本身所占有的体积，不包括颗粒间空隙的体积。同批树脂，不同的粒径，其湿真密度是相同的。湿真密度决定树脂的沉降速度，也直接影响反洗膨胀率的特性。因此，在对反洗分层有严格要求的混床、双层床、三层床树脂，对其湿真密度也有较严格的范围要求。湿视密度是指单位视体积湿态树脂的质量。视体积也称堆积体积或表观体积，它包含树脂颗粒本身的固有体积及颗粒间的空隙体积。同批树脂，不同的粒度，其湿视密度是不同的。树脂装填时重量和体积之间的换算，都是用湿视密度来进行换算的。根据湿真密度和湿真密度，可以按下式估算出树脂层里的空隙率：P1-d视/d真式中：P指树脂的空隙率； d视指树脂的视密度； d真指树脂的真密度；六、交换容量树脂的交换容量有多种表示方法，最常用的有重量全交换容量、体积全交换容量、工作交换容量等。全交是反应树脂的固有的容量大小，是一个定值。而工交则是表现树脂在实际工作时能力的大小，它是一个变量，由众多的现场因素所决定，与工艺设计、设备制作、操作方法、再生剂质量、人为因素、介质好坏等等因素相关联，后面将陆续介绍。七、耐热性各种树脂对温度的承受范围各不相同，超过此值，对其寿命就有一定的影响。在常温（10-30）下，树脂的基本性能不会发生改变，但在非常温下，树脂会发生一些改变。树脂耐热稳定性的一般规律是：阳树脂要比阴树脂的耐温性要好；加成聚合的树脂要比缩聚反应制作的树脂耐温性要好；盐型树脂要比游离酸或游离碱型树脂的耐温要好（弱酸、弱碱树脂除外）；型强碱树脂要比强碱树脂的耐温性要好；弱碱树脂要比强碱树脂的耐温性要好；苯乙烯系树脂要比丙烯酸系树脂的耐温性要好。阳树脂的耐温性较好，强酸阳树脂可耐120的温度；弱酸阳树脂可控制在80；苯乙烯系的强碱树脂的温度不超过60，弱碱树脂的温度不超过80；丙烯酸系的强碱树脂的温度以不超过35为佳。了解这些常用树脂的耐温特性，对在设计初期的树脂的选型有一定的参考价值。八、树脂的抗冻性根据实际的经验，大孔树脂的抗冻性优于凝胶型树脂，凝胶型阴树脂的抗冻性比阳树脂好；树脂在水中的抗冻性比其置于空气中要好。树脂在不同状态下的保存方法，在后面将有介绍。二 苏青树脂在糖行业上的应用（适用于葡萄糖、果糖、木糖、麦芽糖等）离交工序作为糖行业的重要工段,直接决定了产品的纯度、色度等质量标准,故怎样使离交工序正常运行,是至关重要的!苏青公司结合多年的运行经验，对我公司生产的0017(001x8、D001)和D301-F树脂用于糖离交工序的预处理和操作方法介绍如下，供用户参考（正式的操作规程，将根据现场的调试结果后提供。）：一、基本流程:目前的糖行业的离交工序，主要有三种流程方式，分别是：1、糖液 -粉末活性炭脱色-前罐-阳柱-阴柱-中转罐-阳柱-阴柱-精制柱-后罐(成品罐)-浓缩-成品;2、糖液 -粉末活性炭脱色-前罐-阳柱-阳柱-中转罐-阴柱-阴柱-精制柱-后罐(成品罐)-浓缩-成品;3、糖液 -粉末活性炭脱色-前罐-阳柱-阴柱-精制柱-后罐(成品罐)-浓缩-成品;目前新设计的项目离交工序多采用（1）方式的较多，其特点是操作控制较简单，将一个阳柱、一个阴柱作为一组来看待，故只须控制最终出料的质量指标而无须对每台柱都进行检控，但是若阳、阴柱不能做到几乎同时失效，则会使离交柱的利用率降低；（2）方式是能确保每台柱的饱和失效，使树脂的工交值得以最大发挥。是最合理的一种离交组合，但这种流程用的反而不多，用户值得深思。（3）方式过于简单，出料的质量相对以上两种较差，树脂的利用率最低，再生频繁，树脂的损耗大。虽投资最省，但综合这些缺点，得不偿失，但这种流程反而最多！二,新树脂的预处理:按设计量装填树脂,为确保处理后糖液的澄清度和透光率,去除干净新树脂中的低聚物和装填过程中可能带入的杂物至关重要,须按如下的方法进行操作:1、对树脂进行反洗,D301-F反洗流速约5 -8m/h,0017(001x8、D001)反洗流速约10 -15m/h,注意不要冲出正常颗粒的树脂,以去除柱内树脂中空气和悬浮杂物,时间约30min左右,所用水质为原水或软化水即可。2、向柱内通入7-8的NaCl溶液（2%的NaOH+8%NaCl混合液则更佳），当出水盐浓度达到2-3%时，浸泡12小时左右。3、用水将树脂中的NaCl溶液冲洗干净。4、向0017(001x8、D001)树脂中通入3-4%的HCl溶液，向D301-F树脂中通入2-3%的NaOH，当出口酸碱浓度达约2%时，停止通入，浸泡8小时，然后用去离子水清洗到基本呈中性；5、向0017(001x8、D001)树脂中通入2-3%的NaOH，向D301-F树脂中通入3-4%的HCl溶液，当出口碱酸浓度达2-3%时，停止通入，浸泡8小时，然后用去离子水清洗到基本呈中性；6、用去离子水对所有离交柱进行反洗，进一步去除预处理中释放出来的低聚物，直到反洗出水澄清止，待再生。三、树脂的初次再生：初次再生的再生济量应比正常时略多，具体如下：1、阳柱0017(001x8、D001)的再生：向阳柱中通入约3.5倍树脂体积的4-5%的HCl溶液,控制流速约3-4m/h,并且浸泡2小时，然后用去离子水清洗到基本呈中性；2、阴柱D301-F的再生：向阴柱中通入约3.5倍树脂体积的3-4%的NaOH溶液,控制流速约3-4m/h,并且浸泡2小时，然后用水清洗到基本呈中性；3、精制柱树脂的再生完全同阳柱的操作;四、过料处理:1、对来料的基本要求:来料的透光率须90%,来料的电导率一般在500us/cm-1000 us/cm之间,因此,来料质量直接决定过料量多少,也就是树脂的工作交换容量; 2、过料流速以5-7m/h为宜(或2BV)，一般温度在40左右，糖浓度在30%左右；3、正常周期过料量一般在100 m3/m3.R（当来料电导率在600us/cm左右时）；4.出料质量要求:4.1、电导率50us/cm;4.2、PH3.5-4.2(最佳为3.8-4.2);4.3透光率95%;4.4澄清度0.5;五、树脂正常时的再生：离交柱失效后的步骤主要包括挤糖、正洗、反洗、再生、再清洗等步骤。1、挤糖：阴、阳柱失效后，为不使糖液浪费，应用水将柱内的糖液置换回收利用，一般当置换出的糖浓度低于1-3%时（各厂视情况而自定），可以直接排地沟，挤糖流量同运行流量。2、正洗：目的是将糖液进一步清洗干净，以防反洗时糖液浓度太高比重偏大树脂反洗时漂洗出去（尤其是阴树脂），清洗流量以两倍树脂体积为宜，时间约30-60min。3、反洗（主要步骤）：阳树脂主要是机械悬浮杂质，阴树脂主要是氨机酸和蛋白质类物质。阳柱流速10-15m/h,阴柱流速5-8m/h（具体以反洗时树脂不流失为原则），直到反洗出水澄清止待再生。4、再生：4.1、阳柱0017(001x8、D001)的再生：向阳柱中通入约2.5倍树脂体积的4-5%的HCl溶液,控制流速约3-4m/h,并且浸泡2小时； 4.2、阴柱D301-F的再生：向阴柱中通入约3倍树脂体积的3-4%的NaOH溶液,控制流速约3-4m/h,并且浸泡2小时精制柱树脂的再生完全同阳柱的操作; 5、清洗（置换）：用纯水将树脂残留的再生液清洗干净，直到出水PH值基本呈中性止待用（不同的置换水质，清洗终点不一样）。六、注意事项：1、用水质量的要求：由于糖液对PH值要求较高,故阳柱再生度越高,则运行初期的糖液PH值也越低(一般在4.5-6之间),电导率也越低(一般在5 us/cm以下)。在这样PH值下的糖液在后续的蒸发浓缩中会导致产品颜色加深，外观不合格，故并不是电导率越低，产品越好。为了满足PH值的要求，要做到阳树脂（仅仅对于阳柱而已）有合适的失效度，结合现场的实际情况，可以采取以下几种方法：1.1阳柱再生时，配酸的用水可用原水配制，而不用去离子水配，但是置换时应用去离子水清洗完毕，而后进行短时间（5-10min）的反洗。1.2、或阳柱再生时，配酸用去离子水，置换时用原水置换清洗完毕，而后进行短时间（5-10min）的反洗。2、过料量的统计：目前大多数的单位统计过料量的方法不是很合理，对进离交柱之前的糖液质量不予检测，其实变化较大，应加以监控，其值与过料量成反比。三 苏青树脂在色谱分离上的应用离子交换树脂在色谱分离上的应用，除了在无机物的分离上，也在如糖类、蛋白质、氨基酸等有机酸类和碱土金属、重金属、稀土金属等的分离上广泛应用。一、树脂色谱分离的原理：离子交换法是利用离子交换树脂（固体相）与溶液（液体相）中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法。主要应用于微量组分的富集和高纯度物质的制备。树脂对离子的亲和力反映了离子在树脂上的交换能力，水合离子的半径越小，电荷越高，其亲和力也越大。将含有不同离子的溶液通过离子交换树脂，树脂将根据对这些离子的不同亲和力，将其依此吸附在树脂的基团上（这实际相似于水处理上的离子层态分布图）。然后，选用不同的洗脱液，依次将这些吸附物洗脱下来，通过对洗脱液的分析，选取不同时间段的物质成分加以回收的过程。而对有机物质的提取和分离中，则主要是依靠树脂的极性、孔径、比表面积、粒度等物理因素，对有机混合物中不同的成分按其分子量的大小将其依此按序的吸附在树脂上，饱和后，再通过不同的溶剂，依此将其解析并分段予以回收和浓缩的过程。二、色谱分离的核心构件是色谱柱，而其中的填料的优劣（固定相）又是色谱柱的核心。色谱柱的填料种类繁多，有硅胶，聚合树脂等，现在用树脂作填料的越来越多。使用填料的选择主要取决于样品的分离模式。三、决定色谱柱的性能好坏主要由以下几方面：1、填料树脂本身的质量问题，这主要包括它的理化性能指标方面。2、色谱柱的高径比。高径比越大，则分离的效果越佳，但运行的阻力也相对较大。高径比以4：1较佳。3、过料的质量有关。料液的温度对色普的影响有一定的关系。4、洗脱液的选择和浓度的高低对洗脱的效果也有一定的影响。因此，对一种混合物的色谱分离，何种工艺是最佳的，有必要通过一定的试验，摸索出最佳的运行工况。四、现以我公司的DTF-01色谱树脂在低聚糖和葡萄糖上的色谱分离使用方法介绍如下：DTF-01色谱树脂在使用前都要经过预处理（若是直接呈使用态Rca型则直接纯水冲洗后使用），使树脂在使用时达到正常的状态。预处理的步骤为:1、树脂装柱后，用纯水浸泡，使树脂充分吸水膨胀，然后，进行反洗，控制适当（80-100%）的膨胀率，以去除细小的树脂颗粒和可能的杂物，直到反洗出水澄清、无色、无泡沫止；2、通入1mol/l的HCl溶液，当出口浓度达0.5mol/l时，浸泡树