天津争光弱碱阴离子交换树脂,离子交换树脂柱

离子交换树脂在发酵液中提取赖氨酸的应用
一、用户（1）工艺
1.交换柱直径为3200mm，树脂装填高度为mm，树脂装填体积为35m3。
2.赖氨酸母液pH为3.3~3.8，进料赖氨酸浓度为170g/L。
3.吸附流量为0.8~1.0BV/h，从上向下吸附，氢型上柱。控制赖氨酸尾液浓度≤2.0g/L。
4.吸附完赖氨酸后，用纯水洗去残留的赖氨酸，控制淋洗液赖氨酸浓度≤2.0 g/L，淋洗的这部分赖氨酸回收。
5.洗脱，用氨水和氯化铵混合液（21.78m3回收的洗脱液，也即氨水洗脱完水洗那部分+2.22m320%氯化铵+4.56m3氨水）进行洗脱，洗脱流量为1.0BV/h，洗脱时间约为40min。
6.淋洗，用2BV的纯水以3.0~5.0BV/h流量淋洗，淋洗液回收。淋洗结束后，从下向上以0.4BV/h的流量进纯水，同时从底部通入2.5kg的压缩空气10min，反洗30min，将树脂充分松动。
7.转型，用0.3BV5%盐酸溶液以1.0BV/h流量进行转型。
8.水洗，用0.3BV纯水以1.0BV/h流量进行水洗，此时纯水洗至流出液pH为3.0~4.0。
9.以上每个步骤进行时，都应将液位放至树脂层上300~500mm处。
10.经上述处理后，就可进行下一步吸附了。
11.此用户树脂吸附容量为130g/L-R。
二、用户（2）工艺
1.此用户为连续离交工艺，有30个交换柱，直径为1200mm，树脂装填高度为1800mm。
2.赖氨酸母液用硫酸调至pH为1.5，进料赖氨酸浓度为178g/L。
3.2BV6%氨水以1.0BV/h洗脱。
4.用纯水洗至流出液pH为9.0。
5.上柱吸附，吸附流量为1.0BV/h，控制赖氨酸尾液浓度≤2.0g/L。
6.用纯水洗去残留的赖氨酸，控制淋洗液赖氨酸浓度≤2.0g/L，淋洗的这部分赖氨酸回收。
7.经上述步骤处理后，就进行下一步吸附。
8.此用户树脂吸附容量为160g/L-R。

离子交换法在钼酸铵溶液中除钒的应用研究
摘要：本文介绍了采用离子交换法在钼酸铵溶液中除钒，将含钒的钼酸铵溶液用氨水或NaOH调节pH值后，通过强碱性阴离子交换树脂，钒被树脂吸附而钼不被吸附，从而使钼酸铵溶液得到提纯，树脂吸附钒后用氨水或氢氧化钠溶液解吸钒，再用酸溶液将树脂转型。采用离子交换法去除钼酸铵溶液中的钒，树脂用量少，钼回收率高，生产，设备简单，操作方便，生产过程，经济效益好。
关键词：钼 钒 离子交换 吸附容量 洗脱率
1.前言
随着现代工业的飞速发展，钼的用量不断增加，其价格也持续上涨，钼矿资源也越来越少。在各种类型低品位钼矿物和钼系废催化剂中，都含有一定量的钒。在钼矿物的碱法分解及离子交换富集钼的过程中，钒总是与钼结伴而行。钒是钼产品的有害杂质，含少量钒的多钼酸铵，外观是浅黄色，肉眼就可识别，因而需要通过除钒来制备纯化钼化合物。
由于钼钒在水溶液中的性质非常相似，钼钒难以分离。为了得到合格的钼化合物，大家都对钼钒分离进行了大量的研究，并找到的一些钼钒分离的方法。其中包括铵盐沉钒法、溶剂萃取法、电化学离子交换法、电化学还原反萃法、螯合树脂吸附法。铵盐沉钒法和溶剂萃取法对钼钒分离不，后三种方法可使钼酸铵产品中钒含量小于0.0015%，但是电化学离子交换法和电化学还原反萃法操作工艺复杂，而螯合树脂吸附容量低，工业使用不理想。
经研究，采用强碱性离子交换树脂用于钼酸铵溶液除钒，除钒效果好，树脂吸附容量大，工艺简单，操作简便，非常适合实际使用，并已在多家工厂得到应用。
2. 试验部分
2.1试验仪器和试剂
2.1.1 试验树脂 SL231
2.1.2 试验料液 实验料液由钼酸铵、偏钒酸铵试剂和去离子水配制而成。实验料液Mo含量为62.36g/L，V含量为0.52 g/L，调节料液pH为6.5～7.5。
2.1.3 试剂 分析纯盐酸 分析纯氢氧化钠 分析纯钼酸铵 分析纯偏钡酸铵
2.1.4 试验分析仪器
钼的浓度用铜离子催化硫氰酸盐法在722S型分光光度计上测定，钒的含量用硫酸亚铁铵法滴定，氯离子含量测定采用硝酸银滴定法，溶液的pH值由PHS-25数显pH计测定。
2.1.5 试验用交换柱 直径为2.5cm，长为200cm。
2.2 试验过程
新树脂先用去离子水浸泡24小时，让树脂充分溶胀，再用去离子水洗至浸泡水澄清无杂质。对树脂进行预处理，用4%盐酸溶液和4%氢氧化钠溶液交替处理2次，每次用2倍树脂体积的用量浸泡8小时并用去离子洗至中性。后用4倍树脂体积4%的盐酸溶液将树脂处理成氯型，用去离子水洗至中性，备用。
取200ml处理好的SL231树脂装填在交换柱中，在室温条件下，将配制好的料液从上向下通过树脂层，运行流量为200ml/h，每两小时取交换柱流出液检测Mo和V和含量。
运行时，交换柱流出液中V含量达0.02g/L时，停止吸附。这样可确保钼酸铵成品中钒含量小于0.0015%。当树脂吸附饱和后，用4树脂体积5%氨水溶液(或5%氢氧化钠溶液)进行解析，用去离子水洗到pH值为8，再用4倍树脂体积5%盐酸溶液将树脂转成氯型，用去离子水洗至pH值为中性，再进行下一个周期的吸附。
2.3 试验数据
不同周期试验数据见表1，树脂吸附曲线见图1、图2。
表1 三个周期SL231在钼酸铵溶液中除钒流出液中Mo和V含量
处理床层体
积倍数BV 周期 第二周期 第三周期
Mo含量，g/L V含量，g/L Mo含量，g/L V含量，g/L Mo含量，g/L V含量，g/L
2 23.65 0 25.15 0 25.98 0
4 39.78 0 41.34 0 42.13 0
6 54.65 0 55.48 0 55.87 0
8 60.15 0 61.25 0 60.25 0
10 62.45 0 62.43 0 61.35 0
12 61.98 0 61.85 0 61.85 0
14 62.14 0 61.45 0 61.54 0
16 61.18 0 62.34 0 62.14 0
18 62.02 0 60.98 0.002 62.38 0.001
20 61.54 0.005 60.58 0.006 61.87 0.006
22 62.31 0.010 62.31 0.012 62.01 0.011
24 62.12 0.016 62.14 0.019 61.25 0.019
26 61.79 0.020 61.87 0.022 62.12 0.023


图1周期树脂对钒的吸附曲线


图2 第二周期树脂对钒的吸附曲线


图3 第三周期树脂对钒的吸附曲线

表4 三个周期SL231树脂在钼酸铵溶液中除钒的吸附容量、洗脱量和洗脱率

项目
周期数 树脂吸附钒容量g/L-R 洗脱量
g/L-R 洗脱率
%
周期 13.418 13.348 99.48
第二周期 13.398 13.352 99.66
第三周期 13.40 13.297 99.23


2.4 数据分析
图1、图2、图3是SL231树脂钼酸铵溶液中除钒的吸附曲线。从三个图变化曲线可以看出，SL231树脂对料液中的钼和钒都有吸附作用，当流出液为1BV时钼开始穿透，随着运行继续，流出液中钼的浓度迅速上升。当流出液为8BV时，进料液和流出液中钼的浓度基本一样，这时流出液中钒基本检测不出。当流出液为20BV时，流出液中才能检测出微量的钒。若以钒含量大于0.02g/L为失效终点，树脂对钒的吸附容量约为16.0g/L-R，处理料液量为26BV。
从表1和表2三个周期的运行数据来看，三个周期的运行结果基本一样，说明SL231树脂吸附钒的重复性好、洗脱率高。SL231作为一种大孔强碱性阴树脂，具有特殊的孔结构和比表面积，在pH为6.5～7.5时，SL231树脂对钒的吸附选择性大于对钼的吸附选择性。经再生洗脱后，此树脂可重复使用。同时，该树脂抗污染能力强，具有很高的吸附能力、耐温性、稳定性和机械强度，非常适合实际生产。
3 结论
综合SL231树脂在钼酸铵溶液中除钒的运行、吸附和洗脱试验情况，可以得出以下结论：
3.1 采用D SL231树脂可以很好地用于钼中除钒。在pH为6.5～7.5时，SL231树脂对钒的吸附选择性很高，吸附率通常大于99％。SL231树脂吸附钒后，流出液中钒含量很低。用稀氨水（稀碱液）脱附，洗脱率可达99％以上，且脱附峰集中，无残留现象。
3.2 SL231树脂有较高的耐氧化、耐酸碱、耐有机溶剂的性能，机械强度较好，在正常情况下，树脂年损耗率小于5％。
3.3 采用SL231树脂吸附钼酸铵溶液中的钒，工艺简单，分离效果好，不需要特殊设备，技术容易掌握，可实现自动化。

离子交换树脂在电镀废水回收锰、铬中的应用
设计方案：
一、客户水质及要求
水量：100m3/h
基础含盐量高
锰离子：2g/L（换算离子摩尔浓度为2000÷55=36.36mmol/L）
重铬酸根：100mg/L（换算离子摩尔浓度为100÷216=0.46 mmol/L）
硫酸铵：2g/L
pH：3-4
回收锰离子阳柱
装填量：35m3
树脂型号：SL258
再生周期：5天
回收重铬酸根阴柱
装填量：10m3
树脂型号：SL451
再生周期：5天
二、离子交换柱的设计参数
1、SL258除锰阳离子交换器：
直径：Ф3000×2200(直径×树脂层高)
形式：压力式
设计压力：0.4Mpa
试验压力：0.6Mpa
正常流量：100.0m3/h
材质：碳钢衬胶
垫层：石英砂
树脂装填量：15.5m3
如再生周期为5天，流量为100.0m3/h，总制水量为5×24×100=12000m3。
一天离子交换柱周期制水量为（15.5×2000÷36.36=852.6m3）需要离子交换柱数量：12000÷852.6=14台，那么需要SL258树脂体积为217m3。
上述再生周期为5天，不合理，树脂用量太大。如果改为一天再生一次，1×24×100=2400m3，2400÷852.6=2.8台即3台，那么需要SL258树脂体积为46.5m3。
2、SL451除重铬酸根阴离子交换器：
直径：Ф2500×2200(直径×树脂层高)
形式：压力式
设计压力：0.4Mpa
试验压力：0.6Mpa
正常流量：100.0m3/h
材质：碳钢衬胶
垫层：石英砂
树脂装填量：10.8m3
如再生周期为5天，流量为100.0m3/h，总制水量为5×24×100=12000m3。
一天离子交换柱周期制水量为（10.8×800÷0.46=18782.6m3），所以需要离子交换柱数量：1台，那么需要SL451树脂体积为10.8m3。
注意：本项目中的SL451好选用本公司强度较好的SL408好，由于一般的SL451在硫酸根含量高的系统中，膨胀度较大，容易疲劳，影响树脂强度，易破碎，而且该系统的重铬酸根还有一定的氧化性。