离子交换树脂在制糖工业的应用#优质严选

1、1、离子交换树脂柱离子交换树脂放置在树脂柱上工作，发挥其功能，易于再生。外国糖厂树脂柱的有效体积(负载树脂量)一般为3 10 m3，直径2.3 3.3 4米，高度3.3 4米，树脂床的高度0.6 2米。树脂柱采用垂直圆柱结构，两端密封，能承受一定的工作压力。它通常是用在内壁整体上放有耐酸、碱性橡胶层的钢板制成的，小型树脂柱都可以用不锈钢制成。树脂柱的总高度大约是树脂层的两倍，用于树脂工作时体积膨胀，防止在反冲洗时树脂被冲洗。如果树脂的粒度大，通过液体的阻力小，则树脂层可能会更高，从而减少圆柱的直径。但是，如果树脂细小，对液体的电阻大，就不能提高树脂层，以免影响液体通过，降低生产能力。树脂层的高

2、度约为0.8米，但也有包含工作周期时间短的微细颗粒树脂的柱子。树脂柱的底部装有微孔平板和筛网，树脂放在筛网上。一种设计包括三层屏幕，即60、20、10个屏幕和70个屏幕，颗粒调节以适应较小的树脂。也有不使用网，在底部安装很多小缝隙的分配器，收集树脂床流出的液体的设计。在树脂柱的顶部，装有糖浆注射管和进料分配器的糖浆均匀分布后，通过树脂层，从底部集中排出。树脂层上方还有另一个分配器，连接水管和再生溶液管，将水和再生溶液分别进入其中，然后通过树脂层从上到下排出。另外，底部分配器连接反冲洗软管，树脂反冲洗时从底座流入，均匀冲动树脂层，将混合在树脂中的悬浮物抽出，通过顶部分配器排出。此外，柱子顶部附着

3、有压缩空气管，在开始充电前打开压缩空气，轻轻按压树脂粒子，形成树脂床。树脂柱的底部附着有压缩空气管，必要时可以用压缩空气反冲树脂层，使其松弛，然后打开水管反冲洗树脂。柱子底部有树脂处理管。树脂柱内所有配件和连接管的材料为不锈钢，配置通常为1Cr18Ni12Mo2Ti。树脂柱的设计如图所示。早期的树脂柱有15厘米厚的4 6mm 6 11mm的硅砂，上面有15cm厚的2.51.5mm 3.51.5mm大小的硅砂，上面有15cm厚的石英砂，用于存放树脂。树脂柱的主要规格参数是已装入的树脂BV(Bed Volume，m3)。树脂柱的处理能力与树脂负载成正比。各种物料的流和速度以BV或BV/h为单位计算

4、。糖液体通过树脂层与树脂接触的时间是通过速度BV/h的倒数，如果通过速度为3BV/h，则接触时间为1/3小时。在树脂层1.2m的情况下，糖液体通过树脂层的流速为6cm/min(按树脂柱横截面)。树脂柱工作是周期性的，工作效率不足。近年来，研制了几种连续运行的设备，只使用一种系统，树脂在此循环中各种运行，在装置内连续缓慢移动，输送到低速泵，流出外部液体；或者分为交换柱和再生柱，进行连续循环作业。具体设计包括Higgins系统Asahi系统、双柱系统等。在水处理和化学工业中使用得更多，但在制糖制造业中使用得更少。加拿大麦当劳等是小型模拟设备，研究了连续离子交换系统在甜菜糖厂的应用，表明脱色效果更稳

5、定，能更好地利用树脂的性能。2、离子交换树脂柱工作工艺当树脂连续进入糖溶液时，树脂逐渐吸附色素和杂质，其性质逐渐下降，流出的糖液的色度值逐渐升高。例如，两种具有不同色度值的糖溶液(725IU和2900IU)分别通过苯乙烯基树脂(TS-210)和丙烯酸树脂(TS-200)这两种树脂柱，通过BV数不同的糖溶液脱色速度的变化如下表所示。通过糖液BV的数量苯乙烯系树脂(TS-210)丙烯酸树脂(TS-200)印刷色值725印刷色值2900印刷色值725印刷色值29000909090901084608475208153826930794681674077-81-它表明，当糖液原色值高时，树脂性能下降得更

6、快，可处理的糖液总量较少；浅色糖溶液吞吐量较大。这两种树脂早期的脱色率相同，但苯乙烯系树脂的性能下降得更快，而丙烯酸树脂的减少速度慢或耐污染。使用树脂一段时间后，如果脱色性能不足，应停止再生。此脱色作业时间一般为8 20小时。低色处理糖溶液时，也可以延长到数十小时。停用后，各种辅助作业和再生需要数小时。离子交换树脂的具体使用过程如下：(1)准备工作将树脂与水混合，倒入树脂柱，利用水的浮力自然沉积树脂，在柱内均匀堆积，密度一致。使用前，先把水弄干净，然后通过压缩空气，压下剩下的水，把树脂压缩成“床”。再生后，树脂也要用离子水浸泡，使用前排水和压缩空气。(2)feed在供应树脂柱之前打开约1BV的

7、单数浸泡树脂层，释放糖分后，回收的稀糖液和浓缩糖液分别需要10 15分钟，调节流速约2.5BV/h，树脂的糖浓度逐渐提高。这个过程称为常糖或单鞋。然后重新打开处理过的糖浆，如果50 60bx浓度和色度值合适，进行正常脱色操作。(3)正常运行调节一定的供给速度，使流出糖浆颜色值符合指数规定。根据处理中原料的质量和所需的脱色效果，进料流动速度的数值。对于明确处理的原糖回收糖浆，通常控制2-3bv/h。糖溶性糖浆本身的色度值较低，可以用作更快的速度(例如5bv/h)。如果流动太高，脱色效果可能达不到要求。在一定时间内，树脂吸附中累积的杂质更多，脱色能力下降，流出的糖液的颜色值逐渐提高，停用该柱，改为

8、其他备用树脂柱。(4)脱糖停止饲料后，树脂床最大限度地排出糖汁，这称为脱糖(desweetening)，按树脂层的脱色糖浆调节约2.5BV/h的流速，处理约30分钟。然后打开稀释糖溶液，将浓缩糖溶液冲洗到储藏箱中。流速和时间相等。用非离子水冲洗稀糖溶液，用于溶解糖。清洗液低于0.5Bx浓度约20分钟，可以扔掉。(5)反冲洗在树脂柱底部打开70 80 的软水(蒸汽凝结水)，以4 6bv/h的流速反向冲洗树脂层，使工作时压下的树脂层松弛，根据颗粒大小再次铺床，增加颗粒之间的间距，使树脂下次再生时与再生液充分接触并反应。反冲洗还可以冲洗树脂层中混杂的悬浮物。这项工作一般需要几十分钟，直到洗衣液不明显

9、浑浊为止。为了防止反冲洗时树脂被冲走，反冲洗流速不能太大；流出物以曲线鸟或网袋等简单的格体回收流失的树脂。树脂反冲洗后再生。运行了一段时间后，树脂层压缩或悬浮物堵塞，可以通过糖液，树脂仍具有良好的交换能力，除此之外，处理中的糖液中可溶性杂质不多的情况下，可以反冲洗重悬浮物，用无温水浸泡一段时间后再充电，下次反冲洗后才能减少再生剂的使用量。3、离子交换树脂再生(1)一般再生处理离子交换树脂在使用了一段时间后，当吸附杂质接近饱和状态时，进行再生处理，将吸附在树脂上的离子和其他杂质溶出化学药品，恢复原来的组成和特性。实际应用中，为了降低再生成本，适当地调整再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济的再生水

10、平，一般控制性能恢复程度为70%到80%。为了进一步提高再生水平，大大增加了再生剂量，降低了再生剂的利用率。树脂的再生应根据树脂的种类、特性及运行经济选择适当的再生剂和运行条件。树脂的再生特性与其类型和结构密切相关。强酸性及强酸性树脂的再生比较困难，再生剂量要比理论家使用得多得多。弱酸性或弱碱性树脂容易再生，比理论值需要稍多的再生剂量。此外，大孔和低交联度的树脂易于再生，凝胶型和高交联度的树脂需要更长的再生反应时间。再生剂的种类应根据树脂的离子类型选择，并适当选择低值的酸、碱或盐。例如：强酸钠的羊水可以用10%NaCl溶液再生，其交换容量为2倍(NaCl为117g/L树脂)。氢型强酸性树脂要用

11、强酸再生，使用硫酸时，树脂吸附的钙和硫酸反应，防止生成硫酸钙沉淀物。为此，必须先通过稀硫酸的1%到2%的再生。氯型碱性树脂主要用NaCl溶液再生，但添加少量碱有助于溶解树脂吸附的色素和有机物进行冲洗，因此一般使用含10%NaCl 0.2%NaOH的碱盐液再生，通常用途为每升150200gNaCl，3 4g NaOH。哦强碱负离子树脂以4%NaOH溶液再生。树脂再生时的化学反应是树脂原始交换吸附的反向反应。根据化学反应平衡原理，提高化学反应一方的物质浓度，反应就会进行到另一方，因此提高再生液浓度，再生反应就会加快，再生水平也会提高。为了加速再生化学反应，通常先将再生液体加热到70 80 。通过树

12、脂的流速通常为1 2bv/h。还有为了充分发挥再生剂的性能，先后减慢的方法。播放时间约为1小时。然后用软水冲洗树脂约1小时(约4BV)，再用水反冲洗，直到水无色、没有浑浊为止。某些树脂在再生和反冲洗后需要调整pH值。再生液中含有很多碱，树脂再生后水洗也往往带有碱性。部分脱色树脂，特别是弱碱性树脂，必须在微酸性下工作。这时通过稀盐酸，树脂pH值可以降低到约6，再用正数洗，1次半洗。树脂经过长时间使用后，其吸附的杂质中的一些，尤其是高分子有机胶体物质，在通常的再生处理中不能很好地溶解，逐渐积累，污染树脂，从而降低树脂效率。这时要用特别的方法处理。例如：阳离子树脂被含氮化合物污染，用4%NaOH溶液

13、处理，溶解并排出。负离子树脂可能被有机物污染，在碱性盐溶液中，通过将NaOH浓度提高到0.5 1.0%，可以溶解有机物。无需再生近几年用作国内研究用糖化钙溶液的树脂，将再生液还原为生产工艺排出。消除了再生废液处理问题。(2)特殊回放处理用10%NaCl 1%NaOH盐基盐溶液溶解有机物后，用4%HCl或10%NaOH和1%HCl溶解无机物，然后用10%NaCl 1%NaOH在约70 重复污染树脂。上述处理的效果不符合要求的话，可以用氧化法处理。也就是说，用水清洗树脂后，通过0.5%的次氯酸钠溶液调节流速2 4bv/h，通过10 20bv的量，然后用水清洗，用盐水处理。要注意，由于氧化处理，树脂

14、结构大分子的连接环被氧化，树脂分解，膨胀度增加，容易破碎，不能溶解。氧化通常在使用50个周期后进行。氯型树脂氧化性强，氧化前应用盐水处理，成为氯型。此外，防止处理过程中pH值的变化，氧化作用比较稳定。(3)再生废物处理糖厂用树脂脱色，树脂再生的废液中含有大量色素和有机物，颜色深。用原糖生产精密糖时，每100吨糖的再生废液量约为6 9 m3。为了排放(或循环)而处理也是个问题。本托详细探讨了通过化学方法处理再生溶液，沉淀色素和其他有机物，去除杂质，然后回收，减少排放，充分利用其中的氯化钠的方法。再生液中色素的浓度比糖汁高10倍以上，液体量小，没有糖的粘度，不用担心糖的分解，允许强碱性和高温等条件

15、，因此化学处理更方便。再生液中添加了5-10%的容积石灰油(有CaO100g/L浓度)，加热到60 ，稍微搅拌，大量的油色沉淀。添加碳酸钠或二氧化碳、磷酸钠、磷酸盐，保持碱性，就能沉淀更多的有色物质。在处理过的液体中添加少量盐后，返回树脂的第一次再生液，用新的盐水再生。废液的处理也用颗粒活性炭吸附、次氯酸钠、次氯酸钙、氯或臭氧氧化、超滤或反渗透法分离其有机物，或用粉末树脂吸附等多种方法进行了研究。最近像Guimaraes这样的研究中，用微生物分解了其有色物质，取得了很好的效果。4、离子交换树脂工作寿命离子交换树脂经过长期使用后，吸附杂质在再生时不能完全溶解，性能逐渐下降，每个工作周期可处理的糖液量逐渐减少。通常，使用300到500个周期后，性能不能满足要求，需要更新(或转换为其他用途)。例如，每天处理240吨原糖的糖冶炼厂在一级脱色中使用丙烯酸树脂(总量为5m3)。每个周期处理的糖量和每个周期实现的脱色速度的平均值见下表。周期顺序每BV糖液处理糖液脱色率%1-2004885201-3004584301-4004582401-4504579451-5004270501-5503461据调查，树脂超