一种离子交换树脂晶片材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种离子交换树脂晶片材料及制备方法和应用，将阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、水溶性添加剂以及聚合物粘合剂，经过熔融粘合、冷却、浸泡，形成离子交换树脂晶片材料。本发明专利技术利用聚合物粘合剂将处理后的阳离子交换树脂、阴离子交换树脂粘合在一起，通过热熔、冷却形成不易分散的材料，同时不影响其本身的离子交换性能，根据固体热熔物的粘合型及可塑性，可将其应用于需复杂填充方式的电去离子膜堆中。本发明专利技术通过将树脂晶片材料用于膜堆填充中，能够避免松散树脂混合填充时，阴离子树脂由于密度小，受到水流冲击造成的局部过度汇集，提高膜堆的使用稳定性和使用寿命。提高膜堆的使用稳定性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种离子交换树脂晶片材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水处理
，涉及一种离子交换树脂晶片材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]对于商业化的电去离子装置，一般均采用离子交换树脂作为填充材料。离子交换树脂的填充方式是电去离子技术研究应用的重要方向，主要有混合填充、分层填充、分置式填充等。
[0003]在阴、阳树脂混合填充膜堆中，水解离主要发生在异性树脂颗粒之问，以及异性树脂颗粒与膜接触区域的水界面层中。混合填充膜堆的脱盐率随着淡化室隔板厚度的增加会有所下降。这是因为，随着淡室隔板厚度的增加，异性树脂颗粒接触的几率变大，由同性树脂颗粒构成的阴离子或阳离子传导路径更加难以形成，所以导致脱盐能力的下降。同时，水流冲击导致松散较轻的阴离子交换树脂容易冲积在一起，降低膜块的稳定性。
[0004]在分层填充电去离子膜堆中，离子在外加直流电场的作用下发生定向迁移，在阳、阴离子交换树脂接触区域，阴离子交换树脂与阳膜接触区域，阳离子交换树脂与阴膜接触区域首先发生水解离。由于分层床电去离子迁移受阻小，分层填充可以适当增加淡化室隔板厚度，填充的离子交换树脂相应增多，有利于弱解离物质的脱除，相应地单位有效膜面积产水量也增加。但同时，为了保证工作性能，分层填充膜堆在运行时，必须使各层不同类型或型号树脂之间相互分离，层与层交界处的树脂不能在水流的冲击下相互混合，因而增加了填充的技术难度。
[0005]离子交换树脂在运行过程中，常发生破碎的现象。且由于离子交换树脂的松散，容易导致局部电势过高和局部过度水解的情况，给水处理的工艺运行造成不利的影响。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术中问题，本专利技术的目的之一是提供一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，该方法制备的晶片材料保持离子交换树脂原有的物理特性、交换能力。
[0007]本专利技术的目的之二是提供一种离子交换树脂晶片材料，该材料孔径为200～500μm，导电性良好。
[0008]本专利技术目的之三是提供一种离子交换树脂晶片材料在电去离子膜堆装置中的应用，克服以往树脂填充的局限性
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、水溶性添加剂以及聚合物粘合剂，经过熔融粘合、冷却、浸泡，形成离子交换树脂晶片材料。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，包括以下步骤：
[0013]分别将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂洗涤后，进行冷冻干燥，冷冻干燥后的
树脂经过研磨，得到小于100目的阳离子交换树脂树脂颗粒与阴离子交换树脂树脂颗粒；
[0014]将阳离子交换树脂树脂颗粒、阴离子交换树脂树脂颗粒、无水葡萄糖以及聚苯胺均匀的混合，得到混合物；
[0015]将混合物置于钢模具中，然后放入模压机中，以8000
‑
12000psi、150
‑
180℃进行熔融粘合，持续80
‑
120分钟，然后冷却、浸泡，得到多孔型树脂晶片。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，聚合物粘合剂为聚苯胺、聚氨酯或聚乙烯。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，水溶性添加剂为无水葡萄糖、蔗糖或氯化钠；
[0018]阳离子交换树脂为阳离子电去离子用均粒树脂，阴离子交换树脂为阴离子电去离子用均粒树脂。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，体积比阳离子交换树脂树脂颗粒：阴离子交换树脂树脂颗粒：水溶性添加剂：聚合物粘合剂＝a:b:c:d，S＝a+b+c+d，c/S＝0.11
‑
0.25，d/S＝0.11
‑
0.2，。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，c/S＝0.11
‑
0.17。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，采用微纳米气泡发生器结合多孔分配器将微型气泡通入混合物中，微型气泡流通量为0.1～0.5L/min。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，向混合物中加入炭黑或石墨，炭黑或石墨的体积为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、水溶性添加剂以及聚合物粘合剂总体积的2～5％。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，向混合物中加入草酸，草酸的体积为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、水溶性添加剂以及聚合物粘合剂总体积的2～5％；
[0024]冷却时间为50min～60min，浸泡时间为22
‑
24h。
[0025]一种根据如上所述方法制备的离子交换树脂晶片材料，离子交换树脂晶片材料的孔径为200～500μm。
[0026]一种根据如上所述所述方法制备的离子交换树脂晶片材料在电去离子膜堆装置中的应用。
[0027]本专利技术进一步的改进在于，离子交换树脂晶片材料在电去离子膜堆装置中的应用，采用分层填充、并列填充或双极膜填充。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0029]本专利技术利用聚合物粘合剂将处理后的阳离子交换树脂、阴离子交换树脂粘合在一起，通过热熔、冷却形成不易分散的材料，同时不影响其本身的离子交换性能，根据固体热熔物的粘合型及可塑性，可将其应用于需复杂填充方式的电去离子膜堆中。
[0030]相比于直接用树脂颗粒填充，本专利技术通过将树脂晶片材料用于膜堆填充中，一是能够避免松散树脂混合填充时，阴离子树脂由于密度小，受到水流冲击造成的局部过度汇集的问题；二是通过将单一离子型晶片用于分层填充中，而不受水流冲击导致的相互混合和局部过度水解，晶片材料可调高电去离子运行过程中对杂质离子的吸附能力，提高膜堆的使用稳定性和使用寿命。
[0031]进一步的，聚苯胺作为导电型粘合剂，熔入晶片中，可增强晶片的导电性，EDI运行中能够加强水的解离。将树脂颗粒粘合在一起，对聚苯胺的含量有定量要求。聚苯胺含量过低，容易导致晶片难以粘合并解体，含量过高，则容易阻塞晶片的树脂孔隙，降低晶片的离子交换能力。晶片制备过程中应控制聚苯胺体积含量(d/S)在0.11
‑
0.2之间。
[0032]进一步的，无水葡萄糖，熔点146℃，作为一种晶片填充物，在晶片浸泡于纯水中时，可溶解形成孔隙。无水葡萄糖含量过低，不容易形成孔隙，含量过高，则在溶解中容易造成晶片解体。在晶片制备过程中应控制无水葡萄糖体积含量(c/S)在0.11
‑
0.25之间。
附图说明
[0033]图1为实施例1的填充示意图，采用混合离子交换型树脂晶片进行填充。
[0034]图2为实施例2的填充示意图，采用阳离子交换型树脂晶片、阴离子交换型树脂晶片分层交替填充。
[0035]图3为实施例3的填充示意图，采用阳离子交换型树脂晶片、阴离子交换型树脂晶片并列填充。
具体实施方式
[0036]通过以下实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、水溶性添加剂以及聚合物粘合剂，经过熔融粘合、冷却、浸泡，形成离子交换树脂晶片材料。2.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂洗涤后，进行冷冻干燥，冷冻干燥后的树脂经过研磨，得到小于100目的阳离子交换树脂树脂颗粒与阴离子交换树脂树脂颗粒；将阳离子交换树脂树脂颗粒、阴离子交换树脂树脂颗粒、无水葡萄糖以及聚苯胺均匀的混合，得到混合物；将混合物置于钢模具中，然后放入模压机中，以8000
‑
12000psi、150
‑
180℃进行熔融粘合，持续80
‑
120分钟，然后冷却、浸泡，得到多孔型树脂晶片。3.根据权利要求1或2所述的一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，其特征在于，聚合物粘合剂为聚苯胺、聚氨酯或聚乙烯。4.根据权利要求1或2所述的一种离子交换树脂晶片材料的制备方法，其特征在于，水溶性添加剂为无水葡萄糖、蔗糖或氯化钠；阳离子交换树脂为阳离子电去离子用均粒树脂，阴离子交换树脂为阴离子电去离子用均粒树脂。5.根据权利要求2所述的一种离子交换树脂晶片材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德庆，袁国全，贺峰，慕时荣，康少鑫，徐兆郢，胡特立，霍敏艳，叶茂，
申请(专利权)人：西安西热水务环保有限公司，
类型：发明
国别省市：