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樹脂の安定性に影響を与える要因IV
樹脂の安定性に影響を与える要因IV
技術的な説明
工業および商業で使用される合成イオン交換樹脂の場合、その化学的および物理的劣化に対する耐性を主に考慮する必要があります。最も経済的な運用を実現するには、樹脂計量のコストを削減する必要があります。樹脂の寿命は通常、サイクル数または稼働年数で計算され、年間の稼働容量の損失の割合で表されることもあります。樹脂損失の適用は樹脂の種類によって異なります。軟水処理の樹脂損失率は通常、年間約 1% です。樹脂交換なしで15年間連続稼働することも珍しくありません。ほとんどの脱イオン操作では、陽イオン交換樹脂の稼働損失率は年間 5% から 25% の範囲になります。樹脂の安定性に影響を与える 6 つの主な要因は、A) 温度、B) 酸化、C) ブロッキング、D) 貫通振動、E) 機械的摩耗、および F) 放射線です。
A) 温度:
ほとんどのメーカーは、イオン交換体の最大動作温度を 120 ～ 150℃ と推奨していますが、酸性カチオン交換樹脂の最大動作温度はそれより低くなります。アルカリ (OH) 陰イオン交換樹脂の最高動作温度は 30℃ ～ 60℃ ですが、塩陰イオン交換樹脂の最高動作温度はそれより高くなります。ただし、これらの最大動作温度は参考値です。したがって、動作条件が 100 C 以上に限定されるということは、樹脂が不安定になることを意味するものではありません。また、樹脂の熱減衰は温度と動作時間に比例します。最高使用温度で使用しても、必ずしも樹脂が劣化するわけではありません。さらに、プロセスが樹脂を交換するために短時間のシャットダウンを可能にする場合、長期間の過熱動作で何が問題になるのでしょうか?
B) 酸化:
イオン交換樹脂は、強酸化環境下では寿命が短くなりやすいです。過酸化水素、硝酸、酪酸、塩素酸は樹脂の劣化を引き起こす可能性があり、水中の溶存酸素は通常は樹脂の機能に影響を与えませんが、重金属と共存すると高温での樹脂の損失（安定性）を促進する可能性があります。特にアニオン性樹脂の場合は深刻です。カチオン樹脂はアニオン樹脂よりも安定しています。化学物質がカチオン樹脂を攻撃すると、樹脂の結合が破壊され、強アルカリのアニオン樹脂が攻撃されると樹脂の吸湿性が増加し、樹脂の体積容量が減少します。重合部分は破壊されますが、トリメチルアミンが壊れたり、4番目のアミン基が3番目のアミン基に変化して、樹脂の機能が失われる可能性があります。変換率が 25% 以上に達すると、操作能力 (塩分解能力) の低下が認められます。 3番目のアミン基のみを有する弱塩基性樹脂は、強塩基性樹脂よりも安定性が高いが、ベース樹脂が酸化されると、樹脂がナトリウムを吸収しやすくなる。そのため、再生後は大量の水で洗浄する必要があります。
C) ブロッキング:
不可逆的な吸着や析出は樹脂の機能低下の原因となります。特に陰イオン交換樹脂は高分子量の有機酸を吸着するため、目詰まりの原因となる場合が多く、これを解決するよりも目詰まりを回避する必要があることが衣類の脱イオン処理の経験からわかります。適切な樹脂を選択すると、目詰まりの問題が軽減され、運用コストが削減されます。
D) 貫通衝撃:
高濃度と低濃度の電解液を交互処理すると、樹脂の収縮・膨張による貫通振動により樹脂の破断が発生する可能性があります。長時間の交互運転では、破断により樹脂の粒径が小さくなります。圧力上昇（流量低下）と樹脂の損失を引き起こします。この問題は、媒体の脱塩と、4% NaOH – 水 – 8% H2SO4 – 水の順序で高濃度と低濃度の電解質処理を振動させることによって解決できます。通常、粒径が小さい樹脂粒子は、粒径が大きい樹脂、特に粒径が 0.6 mm 未満の樹脂よりも貫通振動に対する耐性が高くなります。
E) 器具の磨耗:
樹脂粒子の物理的安定性は良好であり、容器交換時の摩耗などの外的要因による影響を受けない限り、通常の操作では摩耗することはほとんどありません。ただし、流量が高く、樹脂層が深すぎると、樹脂が破損する可能性があります。粒子サイズが大きい樹脂は摩耗しやすく、粒子サイズが小さい樹脂は摩耗しやすいです。
F) 放射線:
このような治療に使用されるカチオン性樹脂は、通常、放射線が樹脂の結合に影響を与える可能性がありますが、放射線条件下での治療にも適しています。
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