Пропрі; t; s з r; синуси; іонообмінники

Вступ

Тут ми розглядаємо значення наступних характеристик смоли:

Гранулометрія
Ємність
Вологість
Суха речовина
Щільність частинок
Видима щільність
Компресійний ефект
Оптичний аспект
Зміна обсягу (набряк)
Стабільність
Структура та вибірковість

і ми розглянемо приклади.

Структура (основна та функціональна група) смол описана на іншій сторінці, а також подробиці загальної та корисної обмінної здатності (також англійською мовою).

Значення іонної форми

і меншою мірою до розміру частинок. Наприклад, смола Amberjet 4400 має загальну ємність приблизно 1,5 екв/л у формі Cl та 1,2 екв/л у формі OH. Різниця обумовлена набряк смола: вона може набрякати до 30% між Cl-формою та OH-формою. Кількість активних груп у зразку смоли, очевидно, постійна, тому, коли смола набухає, щільність цих активних груп зменшується на одиницю об'єму, а ємність є саме мірою цієї щільності функціональних груп.

Приклад: аналіз партії нової смоли

Тип смоли Amberlite IRA96

Лот №	6210AA55
Об'ємна ємність [вільна базова форма]	1,36 екв/л
Вагомірність [вільна основа]	5,16 екв/кг
Суха речовина [вільна основа]	264 г/л
Сильні здібності	8,6%
Утримання вологи [вільна основа]	61,8%
Ідеальні кульки	98%
Цілі кульки	99%
Щільність [вільна основа]	1.04
Гранулометрія
Середній діаметр	0,68 мм
Коефіцієнт рівномірності	1.34
Середній гармонійний розмір	0,67 мм
Ефективний розмір	0,53 мм
Тонкий 1,18 мм	0,2%

Гранулометрія

Сьогодні розподіл розміру частинок вимірюється за допомогою лічильників частинок, підключених до комп'ютера, який обчислює всі параметри розподілу, а саме:

Середній діаметр
Коефіцієнт рівномірності
Ефективний розмір
Середній гармонійний розмір
Кількість дрібних намистин
Кількість великих колод

Давайте розглянемо кожну з цих характеристик.

Вимірювання розміру частинок

мм% на ситі%, що проходить через сито

1,25	0,8	99,2
1.00	2.0	97,2
0,80	14.9	82.3
0,63	33.2	49.1
0,50	32,5	16.6
0,40	14.1	2.5
0,315	2.0	0,5
Розріджувач	0,5
100%

Значення "між ситами" розміщуються на кривій, причому вісь x (отвір сита) є логарифмічною. Теоретично і приблизно на практиці розподіл часток смоли, що виробляється в реакторі з перемішуванням, є "нормальним", тобто гауссовим. A дзвоноподібна крива Гауса було накладено на графік.

Визначення

середній діаметр, або серединний розмір, відповідає величині розкриття теоретичного сита, що пропускає рівно 50% обсягу зразка смоли. Ми представляємо це значення "d50".
ефективний розмір відповідає величині сита, що дозволяє пройти рівно 10% зразка. Абревіатура d10.
коефіцієнт однорідності визначається як CU = d60/d10
Цей коефіцієнт вимірює ступінь розподілу і відповідає ширині гауссової кривої. Якби всі кулі були однакового розміру, це дорівнювало б 1,00. Смоли Amberjet мають 1,05 - 1,20 ДЕ, смоли Ambersep і SB - 1,15-1,30, RF смоли 1,20-1,50, стандартні марки 1,3-1,7. Дивіться два маленькі зображення вище.
середній гармонійний розмір скорочений HMS - це математичний вираз, обчислений на основі функції розподілу. Дивіться його формулу праворуч. Середнє гармонічне значення корисне для теоретичних міркувань щодо гідравлічних властивостей та кінетики смоли. На практиці значення HMS наближається до середнього діаметра, але трохи менше. Ці два значення практично однакові для смол з рівномірним розподілом.

Використання графіка на папері Гаусо-логарифмічна, нормальний розподіл представлений прямою лінією. Раніше цей тип графіків використовувався для розрахунку середнього діаметра, ефективного розміру та коефіцієнта однорідності за лабораторними результатами. Цей приклад показує результати, що відповідають кривій дзвона вище. Точки не є точно вирівняними через неточність просіювання, але також тому, що фактичний розподіл не є повністю гауссовим. Характерними значеннями цього прикладу є:

Середній діаметр (медіана)	0,640 мм
Коефіцієнт рівномірності	1,53
Ефективний розмір	0,449 мм
Середнє гармонійне	0,616 мм

Для смоли з рівномірним розміром частинок середній діаметр, ефективний розмір та середнє гармонічне значення близькі; вони були б однаковими для смол абсолютно рівномірного розміру, тобто коефіцієнт однорідності дорівнював би 1,00. Див. Криву Гауса та гауссо-логарифмічний графік смоли з коефіцієнтом однорідності, рівним 1,10.

Що означає розмір зерна

Важливий розмір зерна

для змішаних ліжок
для двоярусних ліжок
для компактних ліжок
для зворотного промивання
для хроматографії
дрібнодисперсні смоли мають більш швидку кінетику

Вибір розміру частинок є компромісом: дрібна смола матиме хорошу корисну ємність, але великий перепад тиску та надлишок дрібних фракцій може призвести до засмічення колекторів. На відміну від цього, груба смола часто є більш чутливою до осмотичних ударів, а її кінетика повільніша, а тому її корисна здатність нижча. Для всіх застосувань, які вимагають розділення різних смол в одній колонці, таких як змішані або складені шари, вибір розміру частинок має першорядне значення.

У Сполучених Штатах розмір часток часто виражається в сітці (розмір сітки сита). Дивіться таблицю кореспонденції.

Обмінна потужність

Корисна (або оперативна) здатність

Це відповідає кількості ділянок, де насправді відбувається іонний обмін під час циклу.

Загальні значення ємності свіжої смоли вимірюються як частина контролю якості. Вони виражаються в еквівалентах на літр вологої смоли або на кілограм сухої смоли. Масова ємність ("ємність-вага") вказує на те, чи була смола добре функціоналізована, незалежно від її вологості. Хоча бажана висока загальна ємність, не всі сайти використовуються протягом повного циклу обміну. Деталі щодо понять загальної та корисної потужності представлені на іншій сторінці.

Затримка вологи

Висока вологість

швидкий обмін
хороша адсорбційна здатність
низька загальна потужність

Низька вологість

висока загальна потужність
важко відновлюється
відсутність видалення об’ємних іонів
схильність до отруєння (забруднення)

Приблизно половина маси смоли - це вода, якщо смолу не висушили або воду не замінили органічним розчинником. Вода оточує функціональні групи (гідратація іонів) і заповнює порожнечі в остові смоли. Зрозуміло, що смола з високою вологістю має менше сухої речовини, отже, менш функціональні групи і меншу ємність, але з іншого боку дуже пориста смола забезпечує легший доступ до великих іонів.

Для смол типу гель, вологість навпаки залежить від швидкості переходу скелета. Для смол це не вірно макропористий, оскільки їх штучну пористість можна регулювати незалежно від ступеня зшивання. Див. Сторінку "смоляна структура" (англійською мовою).

Загалом смоли з низьким вмістом вологи мають більш повільну кінетику і більш схильні до отруєння.

Суха речовина

Колись деякі виробники використовували суху речовину замість утримання вологи. Сьогодні поняття сухої речовини вже майже не використовується.

Фактична щільність (щільність твердих частинок)

Хоча це не є частиною рутинного аналізу, фактична щільність є важливим параметром для роботи установки. Це дійсно важливо для всіх процесів, що включають змішування або розділення 2 або 3 смол в одній колонці, а також для регулювання швидкості підйому.
Фактичне вимірювання щільності проводиться за допомогою пікнометра.

Слід зазначити, що щільність смоли змінюється залежно від її іонної форми. Оскільки іонний склад смоли під час руху на велосипеді змінюється, важко передбачити точне значення фактичної щільності. Це важливо, коли йдеться про резервне копіювання смоляного шару знизу вгору.

Ось декілька типових значень:

Фактична щільність як функція іонної форми

Тип смоли	Іонічна форма	Виделка	Типове значення
WAC (низький кат.)	H	1,16-1,19	1.18
WAC	Це	Від 1,28 до 1,34	1.32
SAC (сильний кіт)	H	Від 1,18 до 1,22	1.20
Сумка	Не застосовується	Від 1,26 до 1,32	1.28
Сумка	Це	Від 1,28 до 1,33	1.31
WBA (мінімум за рік)	Безкоштовна база	1,02-1,05	1.04
WBA	Кл	1,05-1,09	1.06
WBA	SO4	1,08-1,13	1.11
SBA (сильний рік)	ОХ	1,06-1,09	1.07
SBA	Кл	1,07-1,10	1.08
SBA	SO4	1,10-1,14	1.12

Насипна щільність та вага ваги

Насипна щільність смоли виражається як маса смоли в одиниці об'єму (г/л). Оскільки насипна щільність може відрізнятися від партії до партії, для упаковки смоли у виробництво використовується стандартне значення, яке називається відвантаженою масою (вага в упаковці). Коливання видимої щільності в основному обумовлені залишковою вологою після того, як внутрішня волога смол буде видалена на дренажній смузі безпосередньо перед упаковкою.

Приклад:
Розглянемо смолу, об'ємна щільність якої становить від 720 до 780 г/л. Якщо ми встановимо значення ваги упаковки на 770 г/л, ми отримаємо такі результати:

Кожен мішок об'ємом 25 л міститиме 0,770 х 25 = 19,25 кг смоли.
Якщо смола конкретної партії має насипну щільність 720 г/л (тобто 1,389 л/кг), клієнт отримає 19,25 х 1,389 = 26,7 л смоли на мішок 25 л.
Якщо партія смоли має насипну щільність 780 г/л, (1,228 л/кг), клієнт отримає 19,25 х 1,228 = 24,7 л смоли на мішок 25 л.

Отже, якщо насипна щільність досягає свого максимуму, виробник смоли майже доставляє контрактну кількість, тоді як якщо насипна щільність менше ваги упаковки, виробник відвантажує трохи більше, тож замовник отримає контрактну кількість. справ. Якби вага упаковки був встановлений в середині діапазону, замовник отримав би менше смоли, замовленої в 50% випадків.

Компресія ліжка

Дані навпаки були встановлені замовником, який не був впевнений, що обсяг доставленої смоли був правильним.

Оптичний аспект

Оптичний вигляд свіжої смоли, тобто кількість потрісканих куль і фрагментів, є важливим заходом для контролю якості у виробництві. Методи контролю використовують поняття ідеальних намистин і цілих намистин. Ідеальні кульки, як випливає з назви, не ламаються, не тріскаються і не деформуються. Цілі кулі сферичні, тому не розбиті, але їх можна зламати.
Для використовуваних смол оптичний аспект надає корисну інформацію про можливі експлуатаційні проблеми. Наприклад, зразок, отриманий від замовника, має такі характеристики:

Ідеальні кульки	65%
Цілі кульки	94%

Що відповідає:

65% ідеального мармуру
29% цілих колод, але потрісканих
6% фрагментів

Деякі вважають такий спосіб вираження результатів важким для розуміння. Тільки пам’ятайте, що цілі журнали включають як ідеальні журнали, так і тріщини.

Дивіться фотографії нових зразків смоли.

Іонічні варіації форми та обсягу

Нижче наведені звичайні форми іонної доставки та ряд варіацій обсягу.

Тип смоли Іонічна форма
ліврея Загальна зміна
обсяг від. до прикладу

SAC (сильно кислий)	Na, H	Від 6 до 10%	Na до H	Amberjet 1000
SBA (дуже базовий)	Cl, OH, SO4	Від 15 до 30% Від 6 до 10%	Від Cl до OH Від Cl до SO4	Amberjet 4200
WBA (слабо базовий)	Вільна база (BL)	Від 10 до 25%	BL до Cl	Амберліт IRA96
WAC (слабокислий)	H	Від 15 до 40% Від 60 до 100%	H до (Ca + Mg) Н до Na	Амберліт IRC86

Більш точні значення набухання окремих смол зазвичай наводяться в технічних паспортах, опублікованих їх виробниками.

Зміна обсягу зумовлена різними станами гідратації іонів, закріплених на смолі. Наприклад, погано функціональні смоли дуже слабо дисоціюють у своєму регенерованому вигляді, тому вільних іонів у кульках смоли майже немає. Однак, як тільки вони закріплять іони, вони гідратуються:

Смоли рідко повністю перетворюються із 100% регенерованої у 100% насичену форму, тому теоретичних максимальних змін зазвичай не досягають. Тим не менше, коливання в обсязі змінюється в процесі експлуатації: це можна побачити, контролюючи поверхню смоляного шару в колонці до і після регенерації. Ця зміна обсягу важлива для компактних ліжок у колонах, де майже немає вільного місця.