如何实现模拟移动床
师傅,我知道你是谁,楚启玉92年生的8月9号生日。。。。 最佳答案采纳我的吧!!!!
二十世纪九十年代以来模拟移动床色谱(SMBC,Simulated Moving bed chromatography)技术发展很快,该技术最早于60年代出现,由连续逆流循环移动床(TMB)演变而来,其技术原理:在色谱分离中对不同组分进行分离,主要是利用各种组分在色谱柱中的迁移速率不同来完成的。假设A和B两种组分的分离,A和B对固体的吸附力是不同的(其中B比A对固体的吸附力要强,因而B在色谱柱中的迁移速率比A小),这就存在一个合适的速度(介于A、B两种组分迁移速率之间)让固体与溶剂作反向运动,从而使得A向上游移动、B向下游移动,从而完成了A与B的分离,这就是移动床色谱的基本思想。
而SMBC通过液体出入口位置的不断切换,模拟出固定相和流动相相对于进样口的相对循环流动,从而在吸附剂的实际固定床上获得了类似交错流动效应,既可以使分离操作连续进行,又可以获得较大的传质推动力和很高的固定相利用率。SMBC根据其结构特点常可以分为三带、四带和五带系统,最常见的是四带SMBC,其原理图如图1所示。它实现了溶剂的循环和组分的回流,分离效率高,整个床层可分为4个区段:每个区由若干个色谱柱组成,Ⅰ区在洗脱剂(Desorbent)与萃取液(Extract)间,从固相解吸出强吸附组分(Slow Moving Solutes)并使固相吸附剂再生;Ⅱ区在萃取液和进料液(Feed)间,是弱吸附组分(Fast Moving Solutes)的解吸区;Ⅲ区在进料液与萃余液(Raffinate)间,固相吸附强吸附组分;Ⅳ区在萃余液与洗脱液间,固相吸附弱组分,再生洗脱液。
1. 安全性:移动床应满足安全性要求,使用者可以安全、舒适地使用。
2. 稳定性:移动床应具有良好的稳定性,以确保使用者在床上安全可靠。
3. 操作方便性:移动床的操作应简便,使用者可以轻松地操作床的移动。
4. 耐用性:移动床应具有良好的耐用性,以确保床在多次使用中保持良好的性能。
5. 便携性:移动床应具有良好的便携性,使用者可以轻松将其移动到指定的位置。
6. 使用安全性:移动床应具有良好的使用安全性,确保使用者可以安全、舒适地使用床。
至于其分类,按不同标准可以有不同的分类方法,比如正负之分。
【英文名称】 para-xylene,1,4-dimethylbenzene对二甲苯
【结构或分子式】 C8H10;C6H4(CH3)2
【分子量】 106.17
【蒸汽压】 1.16kPa/25℃
【闪点(℃)】25 ℃(封闭式),27.2 ℃(开放式)
【熔点(℃)】13.2
【沸点(℃)】138.5
【溶解情况】不溶于水,可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂
【密 度】 相对密度(20/4℃水)0.8611,(25/4℃水)0.8610;相对密度(空气=1)3.66
【稳定性】 不稳定
【折射率】(nD25)1.4958,(nD21)1.5004[1]
【毒性】低毒化合物,毒性略高于乙醇
【可燃性及爆炸性】可燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,爆炸极限1.1%~7.0%
化学性质折叠编辑本段
1、对金属无腐蚀性,用稀硝酸氧化生成对甲基苯甲酸,继续氧化生成对苯二甲酸。与其他氧化剂的作用和邻二甲苯类似。对二甲苯在碳酸钠水溶液和空气存在下,于250℃,6 MPa下生成对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、乙醛。用钴盐作催化剂,120℃经空气液相氧化生成对甲基苯甲酸。氯化反应与其他二甲苯类似。对二甲苯热解生成甲烷、氢、甲苯、对联甲苯、2,6-二甲基蒽。
2、稳定性:稳定
3、禁配物:强氧化剂、酸类、卤素等
4、聚合危害:不聚合[2]
5、常见化学反应:甲基能被常见氧化剂氧化。如用稀硝酸氧化生成对甲基苯甲酸,继续氧化生成对苯二甲酸;用酸性高锰酸钾也能将甲基氧化成羧基。甲基上的氢原子能被卤素取代。主要用途
用于生产对苯二甲酸,进而生产对苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯等聚酯树脂。聚酯树脂是生产涤纶纤维、聚酯薄片,聚酯中空容器的原料。涤纶纤维是我国当下第一大合成纤维。也用作涂料、染料和农药等的原料。
对急救人员之防护:折叠
⒈戴防护衣服(包含防溶剂手套)以免接触污染物。
⒉戴化学护目镜。
对医师之提示:对于食入者考虑洗胃及活性碳浆。
相关标准:折叠
人体危险上限:900 ppm(3.9 g/m)
国外常见标准(推荐):
长期暴露上限(以一天工作八小时):100 ppm (435 mg/m),短暂暴露上限150 ppm(655 mg/m)
二甲苯的代谢物甲基马尿酸被认为是监测二甲苯浓度的指标。美国政府工业卫生学家会议建议将尿液中甲基马尿酸浓度上限设定为2克/升。[6]
中国国内标准比国外低。
危险标记折叠
根据《全球化学品统一分类和标签制度》和《危险化学品名录》,在包括美国澳大利亚在内的很多国家,PX属于危险化学品,PX同时属于有害品,是因为当人体吸入过量PX时,对眼及上呼吸道有刺激作用并会出现急性中毒。无论是危险标记、健康危害性、毒理学资料,还是在职业灾害防护等标准下,PX都不属高危高毒产品。长期反复直接接触PX会使皮肤脱脂,并有可能对中枢神经系统或听力有影响,也可能对人类生殖或发育造成毒性。
安全性折叠
对二甲苯的液体及蒸汽易燃。进入消化道可导致中枢神经系统抑制,症状包括兴奋,随后头痛、眩晕、困倦和恶心,严重者导致失去知觉、昏迷,并由于呼吸中断而致死。可能造成肝、肾损伤。吸入时可能造成呼吸困难等和吞入类似的后果,及化学性肺炎和肺水肿、黏膜损伤、血液异常。
二甲苯蒸汽对眼部及上呼吸道有刺激,高浓度时会麻醉中枢神经。短期吸入高浓度对二甲苯会出现明显的刺激症状、眼结膜及咽充血、头晕、头痛、恶心呕吐、胸闷四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。重者甚至会躁动、抽搐或昏迷。 长时间或重复性接触或吸入以及短期吸入高浓度对二甲苯使皮肤脱脂,可造成皮肤干裂或刺激及产生神经衰弱综合征(如呼吸困难、混乱、眩晕、恐惧、失忆、头痛、颤抖、虚弱、厌食、恶心、耳鸣、暴躁、口渴、肝功能减弱、肾损伤、贫血症、骨髓的增生等)损害。此物质曾造成动物的繁殖损害和致命性结果。
制备方法折叠编辑本段
对二甲苯(PX)是一种重要的有机化工原料,主要用于生产精对苯二甲酸(PTA),进而生产聚酯。由于我国聚酯、PTA产业链的大规模发展,形成了对原料PX的巨大需求。如今,PX的工业生产方法主要有歧化及烷基转移、二甲苯异构化、二甲苯吸附分离和二甲苯分离等方法:
歧化及烷基转移工艺技术折叠
甲苯与C9芳烃在分子筛催化剂作用下选择性转化成苯和二甲苯。ARCO公司20世纪60年代开发出Xylene-Plus技术,该技术为非临氢转化技术,但其操作费用较高、催化剂性能不好、转化率低、选择性较差。1969年进入工业化的Tatoray技术,采用绝热固定床反应器,丝光沸石催化剂,临氢操作,反应原料为甲苯和C9芳烃。该工艺具有反应器结构及反应流程简单、转化率高、选择性高等特点,而且该工艺不仅可以处理甲苯,还可以充分利用C9芳烃,最大限度地满足生产PX的要求。此外还有于1988年实现工业化的甲苯选择性技术(MSTDP)。[7]
二甲苯异构化工业技术折叠
二甲苯异构化工艺技术是以基本不含或含少量PX的混合C8芳烃为原料,在催化剂作用下C8芳烃4种异构体(OX、MX、PX和乙苯)之间的转化技术。反应使混合C8芳烃中的PX浓度达到平衡浓度,从而提高PX产量。目前国内已引进几套二甲苯异构化装置,都以生产PX(或同时副产OX)为主要目的。我国已引进的二甲苯异构化技术均为贵金属催化剂的临氢异构化技术,该法采用有限的C8芳烃资源,能够获得比其他类型异构化工艺更多的PX及OX。[7]
吸附分离工艺技术折叠
吸附分离工艺技术是从混合C8芳烃4种异构体(OX、MX、PX 及乙苯)中分离出PX。由于C8芳烃4种异构体化学结构相似,其物理性质尤其是沸点也接近,这给C8芳烃的分离带来困难,用通常的精密蒸馏法难以实现。专门用于二甲苯分离的工业化方法有传统的深冷结晶和选择性吸附法两种,选择性吸附方法是采用特定分子筛吸附剂和模拟移动床吸附塔对C8芳烃中的PX进行选择性吸附,再用解吸剂将PX从吸附剂上解吸下来,达到从C8芳烃中分离出PX的目的。选择吸附法在建设费用、操作费用、原料和公用工程消耗指标以及产品质量等方面均明显优于深冷结晶法。
翻译:
Chinese [name] 1, 4- dimethyl benzene, p-xylene
English [name] para-xylene 4-dimethylbenzene, 1, para xylene
The molecular formula C8H10 [or]C6H4 (CH3) 2
The molecular weight of 106.17 []
[C] the vapor pressure of 1.16kPa/25
Flash point (c)] [25 C (closed), 27.2 degrees (open)
The melting point (13.2 C) []
[(c)] 138.5 boiling point
[solution] is not soluble in water, but miscible in ethanol, ethyl ether, chloroform and most organic solvents
The density of the relative density ([] 20/4 C 0.8611 (water), the temperature of 25/4 DEG C water)0.8610relative density (air =1) 3.66
The stability of unstable []
[index] (nD25) 1.4958, (nD21) 1.5004[1]
[] low toxicity compounds, the toxicity is slightly higher than that of ethanol
Flammable and explosive [] combustible, its vapor and air can form explosive mixtures, explosion limit of 1.1% to 7%
The chemical properties of the folding editor this paragraph
1, non corrosive to metal, formic acid methyl benzene with dilute nitric acid oxidation to terephthalic acid, oxidation. And other similar to the effect of oxidant and o-xylene. Para xylene in the presence of sodium carbonate solution and air, at the temperature of 250 MPa, 6 generation of methyl benzoic acid, terephthalic acid, acetaldehyde. Cobalt salt as catalyst at a temperature of 120 DEG C, by liquid phase air oxidation of methyl benzoate. Chlorination reaction similar to other xylene. P-xylene methane, hydrogen, toluene, poetic couplet of toluene, 2 6-, two methyl anthracene.
2, the stability: stable
3, cut material: strong oxidizing agents, acids, halogens etc.
4, hazardous polymerization: polymerization of [2]
5, common chemical reaction: methyl can be common oxidant. Such as formic acid methyl benzeneformation with dilute nitric acid oxidation to terephthalic acid, oxidationacid Potassium Permanganate can also be oxidized to carboxyl methyl. Methyl hydrogen atoms can be replaced by halogen. The main purpose of
For the production of terephthalic acid, then the production of polyethylene glycol terephthalatepolybutylene terephthalate resin, etc.. Polyester resin is the production of polyester fiber, polyester film, polyester hollow container material. Polyester fiber is the first synthetic fiber. Also used as coating materials, dyes and pesticides etc..
Edit this paragraph of toxicological data folding
Absorption of folding
The experiment showed that the rats and mice, xylene in high lipid content in tissue deposition,such as: fat, vascular, brain and blood vessel dense organs such as kidney and liver. O, p-xylenecan cross the placenta, amniotic fluid and neonatal tissue distribution. Rat oral carbon 14 labeled o-xylene, m-xylene in adipose tissue distribution, accumulation of 0.3% (female), 0.1% (male).
Autoradiography shows, in male rats after inhalation of p-xylene in the nasal mucosa and theolfactory bulb appeared metabolites accumulation. The metabolites may be aromatic acids (such as: methyl hippuric acid and benzoic acid). The same experiment was performed in the pregnantmice, found that after exposure to 2000 ppm, xylene in the brain and lung density is higher, while the concentration in kidney and liver is relatively low.
The skin and respiratory tract is the way the human body to absorb xylene. Exposure to 46 or 92 ppm (parts per million), xylene or neighbor, xylene and other mixtures of 8 hours, inhaled xylene64% would be absorbed by the body. Because of the respiration rate (breaths per minute), xyleneabsorption differ from man to man. The larger the respiration rate, the fewer xylene holdback. 20 ppm xylene by respiratory absorption rate was 57.7%. The experimental data of m-xylene, in 100ppm exposed to 5-10 minutes, the absorption rate of 60%, and to reach the equilibrium state.
For men aged 20-35 experiment (experiment condition: the concentration of 600 ppm, temperature25 degrees, relative humidity 50%, 3.5 hour long show), xylene vapor can be absorbed through the skin. Dermal exposure test (dermal exposure) was 6 nmol / cm2 / h, while the liquid xylene through the skin and the speed is 1.13 mol / cm2 / hour. Percutaneous absorption of xylene with methylhippuric acid excretion time longer than 2-4 hours after inhalation of xylene. [2]
To fold the impact of pregnancy
In the eleventh pregnancy, 14, 17 days of exposure, were detected in 2000 ppm pregnant mousexylene were detected in 10 minutes, after the exposure of 0, 0.5, 1 and 4 hours. Results show that the p-xylene can quickly enter into embryo, but relative to the amount of mature tissue matrix issmall. During the period of pregnancy in mice (11, 14, 17 days), p-xylene can be quickly through the placenta, but the concentration in the fetus is low2% will be distributed in rats brain of p-xylene. On day 11 of gestation, the average distribution of xylene in embryoon day 17 of gestation, xylene in embryo mainly stay in the liver.
Excretion
Most in vivo xylene quickly by the body metabolism and is excreted in urine. The experiments show that, oral, each 1.8 grams of o xylene, in 24 hours, 50% of xylene in urine was excreted. #
Inhaled xylene to form 95% metabolites excreted in the urine, generally metabolites of xylene ismethyl hippuric acidthe remaining 5% will be out. Only less than 0.005% of xylene in the form ofxylene is excreted in the urine, less than 2% to two methyl phenol removal. Methyl hippuric acidexcretion is very quickly, after two hours of exposure to benzene, methyl hippuric acid will discharge a lot, and the upward trend. [4]
Distribution in vivo folding
Shows that the adult rats, after exposure to 217 mg / m3 (50 ppm) after 8 hours of xylene, mark
化学混凝法
1. 胶体的稳定性
1.1 概念:
胶体:胶核+双电层(电位离子+离子层+扩散层)
电位离子:直接电离或吸附氢根离子或氢氧根——决定胶体电荷的大小和符号
异号离子:电位离子的静电引力吸附的大量异号离子
固定离子层——滑动面——扩散层
胶粒:胶核+固定离子层
ζ电位:胶粒与扩散层间电位差;胶体的电动电位,
ψ电位:胶核表面的电位离子与溶液间电位差。
1.2 受力分析
布朗运动(热运动)
静电斥力——正比于——ζ电位
范德华引力——反比于——胶粒间距平方(间距较大,可忽略)
水化作用:水化膜(与ζ电位相关,与之同消长)
1.3 混凝原理
压缩双电层作用:电解质(混凝剂)——消除或降低胶粒的ζ电位——胶粒脱稳——脱稳胶粒相互聚结——凝聚
临界状态:斥力小于布朗运动的动能,ζ电位大于零
等电状态:ζ电位等于零;是否一定最好?不一定因为其他作用的存在
适用:无机盐混凝剂提供的简单离子
吸附架桥作用:高分子混凝剂水解和缩聚反应——高分子聚合物——线形结构(长度)——吸附相距较远的胶粒起到架桥的作用——颗粒结大——絮凝
网捕作用:水解的沉淀物——沉淀过程集卷、网捕水中胶体等微粒——胶体粘结
凝聚+絮凝——混凝
pH——水解或缩聚反应的过程——影响混凝效果
压缩双电层:正电荷水解聚合物
吸附+架桥:正电荷水解聚合物+羟基——单核——多核络合物
实验装置——六联搅拌仪
2. 混凝剂与助凝剂
混凝剂与絮凝剂作者: 国家环境保护局 科技标准司 环境工程科技协调委员会 索书号:86.6442/419 SS号:10127938 出版日期:1991年3月第1版 页数:90
2.1 混凝剂——无机盐+高分子
原则:无害、效果好、便宜、方便
效果——针对三种作用需要的条件——电荷/高分子聚合物/沉淀物
无机盐
铝盐、铁盐
铝盐——对生物潜在危害,表现在含铝污泥的释放
高分子——天然、人工;无机、有机
无机:聚合氯化铝、聚合氯化铁
有机:阳离子、阴离子、非离子型(聚丙烯酰胺较多,单体有毒);
特点:巨大的线性分子
天然高分子絮凝剂在水处理中的应用历史可以追溯到2000年以前的古代中国和古代埃及。在近代水处理中,天然高分子化合物仍是一类重要的絮凝剂,不过它们的使用远少于人工合成高分子絮凝剂,其原因是天然高分子絮凝剂电荷密度较小,分子量较低,且易发生生物降解而失去絮凝活性。目前天然高分子絮凝剂的主要品种有淀粉类,半巩甘露聚糖类,纤维素衍生物类,微生物多糖类,及动物骨胶类等五大类。
天然淀粉的来源十分丰富,土豆、玉米、木薯、藕、小麦等均有高含量的淀盼,不过从这些不同来源获得的淀粉在粒度、胶化温度、在溶剂中的膨胀率及直、文链组分的比例方面有所不同。
2.2 助凝剂
注意区分。
作用——调节或改善混凝条件——pH、水质以及絮凝体结构(主要利用高分子物质的吸附架桥作用)
3. 影响因素
3.1 T
温度过低不可
3.2 pH
与品种相关,发生的水解反应或缩聚反应需要一定的碱度、且产酸需要中和——无机盐
有机高分子——影响较小
3.3杂质成分、浓度、性质——有机物——混凝试验
3.4 水力条件
混合——反应要求不同
混合——扩散均匀、迅速——时间——搅拌剧烈(高分子主要是均匀,无需过分剧烈搅拌)——凝聚——混合池
反应——搅拌强度怎样?为什么?因为主要是通过絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝体——絮凝——无需反应池——过滤/气浮
3.5 混凝剂的最佳投放剂量
达到既定水质目标的最小混凝剂投放剂量,对水和废水混凝处理具有重要技术经济意义。
确定——实验室模拟+现场试验相结合
实验室模拟的方法,主要有烧怀搅拌试验、ζ电位法、胶体滴定法及过滤法四种。目前还不能仅根据胶体化学及流体力学理论直接推算混凝剂的最佳投放剂量。
烧杯搅拌试验——快速搅拌、慢速搅拌和静止沉降三个步骤——使用最多的一种方法。
胶体滴定法——电荷中和滴定——胶体带负电——过量阳离子——阴离子反滴定——指示剂显示中点——少用——可替代ζ电位法
阳离子型聚电解质可用甲基乙二醇壳聚糖,阴离子型聚电解质可用聚乙烯醇的硫酸盐,指示剂可用甲苯胺兰。
ζ电位法——在测量ζ电位法前先使用烧杯搅拌试验使混凝剂与胶体粒子产相互作用。用显微电泳仪测定——研究工作
过滤法——模拟滤池法。如果原水浊度较仍,浊度的去除主要不是通过凝聚絮凝过程,而是主要通过凝聚过滤过程,则可使用此法。在混凝剂投放水样并经快速搅拌后立即将水样用模拟滤池过滤——过滤水能符合水质——多用于给水处理中
4. 设备
配置与投加——混合——反应
1. 干投+湿投——溶解池+搅拌(机械、压缩空气、水泵)——投加(计量及定量设备、投加装置)
2. 混合——水泵、隔板、机械
水力——管式、混合池
管式——管道直接混合、管道静态混合器混合
混合池混合——隔板式、跌水式、涡流式、水跃式、穿孔板式
机械——水泵混合、机械搅拌(浆板式、推流式、涡流式)
3. 反应——水力(隔板)、机械
吸附法
一、 吸附原理:
1.分类
范德华力——物理吸附
化学键——化学吸附
项目 吸 附 类 型
物理吸附 化学吸附
作用力 分子引力(范德华力) 剩余化学键力
选择性 一般无选择性 有选择性
形成吸附层 单分子或多分子吸附层均可 只能形成单分子吸附层
吸附热 较小,一般41.9kJ/mol以内 较大,一般在83.7~418.7kJ/mol之间
吸附速度 快,几乎不要活化能 慢,需要一定的活化能
可逆性 较易解吸 化学价键力时,吸附不可逆
温度 放热过程;低温有利于吸附 温度升高,吸附速度增加
2.吸附等温式
1)吸附平衡及吸附量
⑴.吸附平衡 吸附和解吸是一个可逆的平衡过程。当吸附速度和解吸速度相等,就达到了吸附平衡。吸附量是吸附平衡时单位重量吸附剂上所吸附的吸附质重量。它可以表示吸附剂吸附能力的大小。一定容积和一定浓度的吸附质溶液中,投加一定的吸附剂,经搅拌混合直至吸附平衡,即测定溶液中残余的吸附质浓度,稳定不变时为止,则吸附量:
2)吸附等温式
一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式成为吸附等温式。
固体表面吸附水溶液中溶解及胶体物质
Freundlich吸附等温式——低浓度
Langmuir吸附等温式——单分子层
二、 影响因素
能力——吸附量
速度——单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量——决定污水与吸附剂接触时间
吸附速度,是指单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质的量。影响吸附速度的因素有:
①.吸附质在吸附剂表面液(气)相界膜内的迁移速度;
②.吸附质在吸附剂颗粒孔隙内的扩散速度;
③.吸附质在吸附剂内表面吸附位置上的吸附反应速度。吸附过程的快慢主要由液膜内的迁移速度和颗粒内的扩散速度所控制。
多孔性吸附剂——三阶段(颗粒外部扩散阶段、孔隙扩散、吸附反应)
吸附剂的比表面积、颗粒大小、物理化学性质
溶液浓度
pH值(酸性有利对于活性炭)、T(低有利)
三、吸附剂
活性炭
特点:比表面积大,800-2000m2/g
再生方法:加热(温度升高解吸)、化学再生(化学反应、如湿式氧化法去除活性炭中被吸附的有机物)
腐植酸类吸附剂
活性基团具有阳离子吸附性能——离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用
应用:重金属离子(试验研究)
四、 吸附工艺与设备
间歇式——两个吸附池
连续式——固定床(固定填放)、连续【移动床(定期更新部分吸附剂)、流化床(相对流动)】
5. 应用
汞的去除:砂滤+活性炭过滤(吸附)去除有机物、脱色除臭等——微量
微生物吸附能力研究(应用青霉菌BX1活体吸附水中活性艳蓝KN-R)、固体废物制作吸附剂(如煤矸石、粉煤灰)、高分子吸附剂的研究开发(价钱——易洗脱性——离子交换法)
扩展——环境化学中土壤对有机物、重金属的吸附解吸行为
离子交换法
实质:特殊的(可逆性化学)吸附,不溶与已溶的离子交换(同性)
2RNa+M2+=R2M+2Na+
式中 R——代表离子交换剂的骨架;
Na+——交换剂上可交换离子;
M2+——水溶液中二价阳离子。
一、离子交换剂
离子交换树脂:本体(线形结构高分子有机物+交联剂——立体网状)+活性基团(固定离子+活动离子)
按树脂类型和孔结构——凝胶型、大孔型、多孔凝胶型、巨孔型(MR)、高巨孔型
按活性集团——阳、阴、螯合、氧化还原及两性树脂
阴阳——强弱强弱
二、选用——适用范围
经济、效用、针对性——实验+经验
1 有效pH范围:弱酸——碱性;弱碱——酸性(反)
2 交换容量:全交换容量;工作交换容量
滴定法、计算法
3 交联度 7-10%,交联度高,较稳定
4 交换势
K——交换离子的易交换性(与树脂的亲和性)——交换势(与离子大小有关)——选择性、交换量
交换势——温度、浓度、价态、原子序数、树脂性质、离子性质、离子量
条件:常温、低浓度水溶液
阳离子树脂:原子价愈高,交换势愈大,原子序数预高,交换势愈大(稀土元素相反)
H:弱酸性阳离子树脂,交换势最强;强酸性阳离子树脂,介于钠离子与锂离子之间弱碱性阴离子树脂:按照一定酸根序列,对于碳酸根和硫离子能力很弱、对硅酸、苯酚、硼酸和氰酸不起反应
OH:弱碱性阴离子树脂,交换势最强;强碱性阴离子树脂,介于氯离子与氟离子之间离子量高的有机离子和金属络合离子交换势特别大,为什么?化学键作用大小
三、工艺和设备
固定床+连续床
预处理(防止堵塞与污染)+离子交换器(单层固定床)+再生附属设备(再生液配置)
步骤:交换、反洗(用原水、使树脂层膨胀、清除杂质、碎粒及气泡等)、再生(浓度)、清洗(净水)
实质:交换剂起到一个媒介作用,将污染物浓缩
1.离子交换工艺
离子交换操作可分为静态法和动态法两类。静态法是将一定量的树脂与所处理的溶液在容器内混合搅拌,进行离子交换反应,然后用过滤、倾析、离子分离等方法将树脂与溶液分离。这种操作方法必须重复多次才能使反应达到完全,方法简单但效率低。动态离子交换是离子交换树脂或溶液在流动状态下进行交换,一般都在圆柱形设备中进行。离子交换反应是可逆的平衡反应,动态交换能使交换后的溶液及时与树脂分离,从而大大减少逆反应的影响使交换反应不断地顺利进行,并使溶液在整个树脂层中进行多次交换,即相当于多次间歇操作,因此其效率比静态法高得多,生产中广为应用。
主要讲授固定床
固定床离子交换是将树脂装在交换柱内,欲处理的溶液不断地流过树脂层,离子交换的各项操作均在柱内进行。根据不同用途,固定床可以设计成:单床、多床和混床。
通常,固定床离子交换操作过程有以下四个步骤进行,即:
a.交换:原水(或废水)自上而下流过树脂床层,出水即得到净化水。
b.反洗:当树脂使用到终点时,自上而下逆流通水进行反洗,除去杂质,松动床层。
c.再生:自上而下同流(顺流)或自下而上逆流通人再生剂进行再生,使树脂恢复交换能力。
d.正洗:自下而上(或自上而下)通人清水进行淋洗,洗去树脂层中夹带剩余的再生剂,之后,即可进入下一循环工序。
2.离子交换方式
多为柱式交换法。
单床离子交换柱 使用一种离子交换剂
多床离子交换柱 一种离子交换剂,多个交换柱
复合床离子交换柱 几个阳离子交换柱及几个阴离子交换柱串联而成
混合床离子交换柱 阴、阳离子交换剂装在同一个交换柱中
应用
电镀含铬废水处理:回收铬酸,提问:如何使再生液中的铬酸纯度最高?重金属离子如何回收?
例题:含铬废水含有Fe3+、Ca2+、Mg2+等阳离子,含有Cr2O72-、CrO42-、SO42-、
Cl-等阴离子。
注意:如果废水中的铬大于100mg/L时,回收铬的价值可以低偿处理费用。
现在,请设计一工艺,处理某电镀废水(200mg/L)。
PEG里面醚键密度高,与水容易形成氢键。PTMG毕竟C链比较长,有一定疏水性,吸水性比聚酯差,相对而言耐水性比聚酯好一些。PTMG跟聚碳比也不耐水解。
主要的煤制乙二醇工艺是“草酸酯法”,即以煤为原料,通过气化、变换、净化及分离提纯后分别得到CO和H2,其中CO通过催化偶联合成及精制生产草酸酯,再经与H2进行加氢反应并通过精制后获得聚酯级乙二醇的过程。
以惠生工程和天津大学共同研发的合成气制乙二醇技术为例,国内合成气制乙二醇技术主要包括以下特点及优势: a. 通过实验获得煤制乙二醇中涉及的非常见物质如亚硝酸酯、草酸酯的物化性质、热力学参数、溶解度、交互作用参数等重要物性数据;
b. 在草酸酯、碳酸酯、甲醇以及乙二醇、1,2-丁二醇等分离过程中的二元及多元交互参数; a. 两代草酸酯合成催化剂:
第一代传统颗粒型氧化铝负载的钯系催化剂(工业使用催化剂),钯负载量为0.6%wt左右,草酸酯选择性高达98.5%,催化剂时空收率大于700g/Lcat/h,寿命超过2年;
第二代整体型钯系催化剂,在保证催化剂性能的同时,钯负载量仅为0.15%wt,催化剂床层阻力大幅降低;
b. 草酸酯加氢催化剂:
高活性、高选择性、高稳定性的Cu/SiO2催化剂原粉的工业规模制备;
第一代片状加氢催化剂,具有高强度、高稳定性的特点;
第二代条形加氢催化剂(工业使用催化剂),经过4700小时寿命评价,催化剂草酸酯转化率100%,乙二醇选择性大于95%,时空收率大于300g/Lcat/h,起始温度185℃,平均温升频率在1.5℃/月,最高反应温度可达245℃,预计寿命超过1.5年。
第三代整体型加氢催化剂进一步消除外扩散影响,催化剂活性及稳定性均大幅优于第二代条形加氢催化剂。
c. 上述催化剂均以实现工程放大制备及生产,拥有百吨级催化剂生产线1条; a. 更高的草酸酯合成工艺压力,降低系统体积;草酸酯合成循环过程操作弹性大,亚硝酸酯回收率高达95%,NO补充量低;采用NO直接补充,过程更加稳定,副产硝酸钠,无废水排放;
b. 独有的低能耗聚酯级乙二醇产品分离方案:采用组分切割方式,仅使用4塔精馏即可获得聚酯级乙二醇产品,较传统乙二醇分离方案节能20%以上;
c. 更宽的原理规格要求:对于进料CO和H2要求更宽,浓度超过98%即可,对CO中CO2、CH4、N2,对H2中CO、CO2、CH4、N2均不做要求;
d. 草酸酯合成工艺路线产品多元化及草酸酯下游产品开发:目前正在开发的及已经开发成功的煤制乙二醇相关产品及工艺路线包括煤制燃料乙醇、合成草酸、碳酸二甲酯、碳酸二苯酯等;
e. 完备的分析监测方案:实现在线监测与工艺控制过程相结合,确保工艺稳定性的同时降低操作人员数量,避免人为操作失误带来的潜在危险。 天津大学拥有1批从实验室到中试再到示范工程的工程技术人员,可为企业提供详细而又安全的开车指导及技术支持服务;
惠生工程凭借其在EPCM以及生产方面的丰富经验能够提供业主完善的工程领域相关的服务以及煤气化、净化、分离部分的生产培训;
拥有千吨级及万吨级装置基地作为煤制乙二醇核心技术的培训基地。 自1987年开始长期连续的煤制乙二醇及相关基础研究工作,完备的从实验室小试、吨级模试、百吨级中试到万吨级示范工程的工程放大过程研究;
a. 国家九五科技攻关项目;
b. 国家十一五科技支撑项目;
c. 千吨级黄磷尾气生产草酸酯、草酸、乙醇项目;
d. 万吨级合成气制乙二醇项目; 已经获得的在催化剂、工艺、分离及相关技术方面的授权专利19项,PCT国际专利3项;
由CO气相偶联合成草酸酯的规整催化剂及其制备方法,ZL2010
用于草酸酯加氢制乙二醇的规整结构催化剂及其制备方法,ZL2010
CO低压气相合成草酸酯的催化剂及其制备方法 ,ZL2007
CO偶联制备草酸酯的方法 ZL2007
草酸酯加氢合成乙二醇的催化剂及其制备方法,ZL 2007
气相法CO偶联再生催化循环制草酸酯 ,ZL96109811.2
用于醋酸酯加氢制乙醇的催化剂及其制备方法,ZL2012
醋酸酯加氢制乙醇的方法, ZL2012
用于草酸酯加氢制乙醇的催化剂及其制备方法与应用,ZL2011
制备甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯的方法,ZL02129213.2
负载型金属氧化物催化合成甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯,ZL02129212.4
以草酸酯和苯酚合成草酸二苯酯的方法,ZL2005
甲醇应用领域
基本有机原料之一,用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。也是农药(杀虫剂、杀螨剂)、医药(磺胺类、合霉素等)的原料,合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。
甲醇的主要应用领域是生产甲醛,甲醛可用来生产胶粘剂,主要用于木材加工业,其次是用作模塑料、涂料、纺织物及纸张等的处理剂。
甲醇另一主要用途是生产醋酸。醋酸消费约占全球甲醇需求的7%,可生产醋酸乙烯、醋酸纤维和醋酸酯等,其需求与涂料、粘合剂和纺织等方面的需求密切相关。
甲醇可用于制造甲酸甲酯,甲酸甲酯可用于生产甲酸、甲酰胺和其他精细化工产品,还可用作杀虫剂、杀菌剂、熏蒸剂、烟草处理剂和汽油添加剂。
甲醇也可制造甲胺,甲胺是一种重要的脂肪胺,以液氮和甲醇为原料,可通过加工分立为一甲胺、二甲胺、三甲胺,是基本的化工原料之一。
可合成为碳酸二甲酯,是一种环保产品,应用于医药、农业和特种行业等。
可合成为乙二醇,是石化中间原料之一,可用于生产聚酯和防冻剂。
可用于制造生长促进剂。可以使作物大量增产,保持枝叶鲜嫩、茁壮茂盛、在夏天也不会枯萎,可大量减少灌溉用水,有利于旱地作物的生长。
可合成甲醇蛋白,以甲醇为原料经微生物发酵生产的甲醇蛋白被称为第二代单细胞蛋白,与天然蛋白相比,营养价值更高,粗蛋白含量比鱼粉和大豆高得多,而且含有丰富的氨基酸、矿物质和维生素,可以代替鱼粉、大豆、骨粉、肉类和脱脂奶粉。
甲醇用作清洗去油剂,MOS级主要用于分立器件,中、大规模集成电路,BV-Ⅲ级主要用于超大规模集成电路工艺技术。
用作分析试剂,如作溶剂、甲基化试剂、色谱分析试剂。还用于有机合成。
通常甲醇是一种比乙醇更好的溶剂,可以溶解许多无机盐。亦可掺入汽油作替代燃料使用。20世纪80年代以来,甲醇用于生产汽油辛烷值添加剂甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料,以及甲醇蛋白等产品,促进了甲醇生产的发展和市场需要。
甲醇不仅是重要的化工原料,而且还是性能优良的能源和车用燃料。甲醇与异丁烯反应得到MTBE(甲基叔丁基醚),它是高辛烷值无铅汽油添加剂,亦可用作溶剂。除此之外,还可制烯烃和丙烯,解决资源短缺问题。
甲醇可用于生产二甲醚,二甲醚除了在日用化工、制药、农药、染料、涂料等方面有广泛的用途,还具有方便清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少。易加压为液体、易储存等燃料性能。甲醇和二甲醚按一定比例配制而成的新型液体燃料称为醇醚燃料。它的燃烧效率和热效率均高于液化气。
灯使用丁二醇和乙二醇作为燃料,丁二醇和乙二醇和乙二醇的沸点都特别高,不象汽油,煤油这么容易汽化。低沸点的燃料,其持续不断的汽化吸热,使灯芯保持很低的温度,因此不会结碳。而高沸点的燃料,其汽化的温度很高,达不到汽化温度,就不会燃烧,长时间超过汽化温度,丁二醇和乙二醇在持续的高温下,就会结碳,使灯芯变黑。