第36卷第2期原子能科学技术
Vol.36,No.2 2002年3月Atomic Energy Science and Technology
Mar.2002
Pt 2SDB 憎水催化剂
氢2水液相催化交换工艺研究
李俊华,康 艺,阮 皓,窦勤成,韩延德,胡石林
(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413)
摘要:研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯2二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt 2SDB 的氢2水液相催化交换工艺条件,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢2水催化交换反应总体积传质系数的影响。结果表明:催化剂与填料混合填装时体积比1∶1和分层有序填装时体积比1∶4的效果最佳,总体积传质系数随反应温度升高而提高,交换反应温度以60℃为宜。
关键词:憎水催化剂;氢2水交换;氢同位素
中图分类号:O643114;O643136 文献标识码:A 文章编号:100026931(2002)022*******
R esearch on the H ydrogen 2w ater Isotope Exchange R eaction by Pt 2SDB H ydrophobic C atalyst
L I J un 2hua ,KAN G Y i ,RUAN Hao ,DOU Qin 2cheng ,HAN Yan 2de ,HU Shi 2lin
(China Institute of A tomic Energy ,P.O.Box 275253,Beijing 102413,China )
Abstract :The paper concerns in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst used in the hydrogen 2water exchange reaction.Platinum is as active metal and the polystyrene divinylbenzene (SDB )is as hydrophobic carrier in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst.The experimental results show that the efficiency of catalytic exchange reaction is higher in random bed with a packing ratio of 1
∶1mixture of catalyst and hydrophilic or 1∶4in order bed.The volume transfer coefficient increases with increasing temperature ,but the trend is slow down when the temperature is above 60℃.
K ey w ords :hydrophobic catalyst ;hydrogen 2water exchange ;hydrogen isotopes 收稿日期:2001206203;修回日期:2001208208
作者简介:李俊华(1970—
),男,河南安阳人,副研究员,博士,核燃料循环与材料专业 氢2水液相催化交换反应可用于生产和提浓重水、轻水或重水脱氚以及热核聚变堆的净化回收氚,应用前景宽广。70年代以来,加拿大[1]、日本[2]、俄罗斯[3]、印度[4]等相继开发了这一工艺,并对憎水催化剂进行了大量研究。
因憎水催化剂类型、制备工艺和原料的差异,使
制备出的催化剂在交换工艺中的最佳使用条件有所不同。所以,必须对所制备的憎水催化剂Pt 2SDB 在催化交换反应中的工艺条件进行研究。为此,本工作研究采用Pt 2SDB 憎水催化
剂的氢2水液相催化交换工艺条件对总体积传质系数的影响。
1 氢2水液相催化交换反应
111 交换反应过程
氢2水交换反应为气2液2固三相共存体系,是一复杂的传质2反应过程。反应床上进行的氢2水交换反应包括相间转化和氢同位素催化交换两个过程,即在亲水填料上进行的汽2液相间转化,HDO(液)+H2O(汽)HDO(汽)+ H2O(液)和憎水催化剂上的同位素催化交换, HDO(汽)+H2(气)HD(气)+H2O(汽)。总反应式为HDO(液)+H2(气)HD(气)+ H2O(液)。
112 总体积传质系数
在氢2水液相催化交换反应中,催化剂活性用交换反应总体积传质系数Kya(单位为s-1)表示为:
Kya=G
V
N TU(1)式中:G为气体流量(m3?s-1);V为催化床体积(m3);N TU为传质单元数。
对于气2汽并流交换反应,式(1)可表示为:
Kya=G
V ln
1
1-η
(2)
η=y t-y0
y e-y0
(3)
其中:η为转化率;y0、y t、y e分别为交换前、交换至t时刻和达到交换反应平衡时氢气中的HD浓度。
对气2液逆流交换反应,式(1)可表示为:
Kya=G
V
(y B-y T)
[(y B-y3B)-(y T-y3T)]
?ln
y T-y3T
y B-y3B
(4)
α=(1-y)x
y(1-x)
(5) y3=
x
α-x(α-1)(6)
当氘浓度较低时,
y3=
x
α(7)
其中:y、x分别表示氘在气相和液相中的摩尔分数;x0为稀重水的入口浓度;下角标T、B分别表示催化反应床的顶部和底部;α为分离系数;“3”表示催化交换反应处于平衡状态。
2 实验部分
211 憎水催化剂制备
将聚苯乙烯2二乙烯基苯(SDB)载体小球过筛、干燥后,用含适量H2PtCl6的有机溶液等体积搅拌浸渍SDB载体24h以上,在约60℃下加热、搅拌、蒸发有机溶剂。将已载铂的SDB小球转移到催化剂还原炉,于200℃下氢气中还原8h后,在氮气惰性气氛中冷却至室温,从而制得Pt2SDB憎水催化剂。
212 催化交换工艺实验
Pt2SDB液相催化交换反应的总体积传质系数Kya在<15mm×200mm玻璃催化交换床内进行测定。催化剂和亲水填料的填装方式有分层和混合2种。工艺流程图示于图1。
图1 氢2水液相催化交换实验流程图
Fig.1 Experimental flow sheet
of hydrogen2water isotope exchange reaction
1———料液罐;2———恒流泵;3———稀重水预热器;
4———催化交换柱;5———氢气预热器;6———冷凝器;
7———干燥器;8、9———接液器;10———憎水催化剂;
11———亲水填料
———稀重水;22→———氢气
氢气预热器中装有稀重水,高纯氢气经稳压稳流、浸湿饱和,与夹带的水蒸气从催化交换床底部一起进入催化床,以并流方式在床内进行同位素交换。稀重水经预热后从柱顶进入,氢气与稀重水可在床内进行逆流同位素交换。交换后的含氘氢气(含有水蒸气)从交换床上端排出,所夹带的蒸汽与含氘氢气经冷凝器冷凝后分离。将分离后的含氘氢气干燥,用气相色谱仪测定氢气中的氘化氢含量。
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交换反应的实验参数为:反应温度25～90℃;稀重水浓度1100%(D/D+H);液态水流量25～150mL/h;料氢为高纯氢;STP下氢气流速0103～0130m/s。
3 结果与讨论
311 填装方式
催化剂和亲水填料对氢2水交换反应均有显著影响,若催化剂活性不高,发生在催化剂活性中心上的氢同位素交换反应则不能快速进行;若亲水填料的相间转化效率低,汽2液相间质量转移则不能快速完成。为提高交换过程的速率,须对催化剂与填料的填装方式和填充体积比进行研究,以找出最佳的填装条件。31111 分层填装 分别以催化剂与填料体积比1∶2、1∶3、1∶4及1∶6分层有序填装反应床,催化床填装高度1312cm,催化剂为Pt2SDB,含铂量1%,反应温度323K。图2为在不同催化剂和填料的填装比下所测得的Kya值。从图2可知:当催化剂与填料的填装比为1∶4时,因整个交换过程为相间转移与催化交换的串联过程,交换反应速率最快,表明发生在1%Pt2SDB 上的催化交换反应和发生在亲水填料上的汽2液相间质量转移速率为最佳。若增大催化剂体积,催化交换反应虽进行得更快,但造成亲水填料上的汽2液相间质量转移速率降低。以体积比1∶2和1∶3填装时的总体积传质系数减小则证实了以上分析。反之,若减小催化剂的体积,增加亲水填料的体积,则发生在亲水填料上的汽2液相间质量转移速率可能提高,但催化剂上的催化交换反应速率则会降低,使得以1∶6填装时的总体积传质系数减小。
31112 混合填装 将催化剂与填料随机混合填装反应床,
只要催化剂与填料混合填装比例适宜,即可大大提高总交换反应速率。催化剂与亲水填料的不同体积填装比的混合填装测试实验结果示于图3。从图3可知:随混合填充床中催化剂体积的增加,Kya增大。当催化剂体积增大至50%时,较小的催化剂颗粒使反应床中气2液两相间的流动阻力增大,床中易发生液泛,交换反应床不能正常运行。
312 温度的影响
在25～80℃范围内测试了催化剂的
Kya。实验结果表明:反应温度对Kya影响显著,随温度升高,Kya增大,温度超过60℃后,增加趋势减缓。当反应温度为80℃时,耗能大,且Kya升高又不大,因此,氢2水液相催化交换反应温度控制在60℃较为适宜。
图4为Kya与温度间的关系曲线,表明Kya随温度的变化符合Arrhenius方程。
图2 催化剂与填料分层填装比对Kya的影响
Fig.2 The Kya in order bed
with various catalyst and packing ratio
×———λ=1;○———λ=2;△———λ=3
图3 混装时填装比对Kya的影响
Fig.3 The Kya in random bed
with various catalyst and packing ratio
×———λ=1;△———λ=2;○———λ=3
在高气体流速λ=3下,根据图4拟合得到如下关系式:
ln Kya=-
200312
T
+712457(8)由此可计算得到表观活化能为16190kJ/mol。
在低气体流速λ=1下,则有:
ln Kya=-
195917
T
+617806(9)计算得到表观活化能为16127kJ/mol。
721
第2期 李俊华等:Pt2SDB憎水催化剂氢2水液相催化交换工艺研究
图4 ln Kya 与温度(1/T )的关系
Fig.4 The relation between ln K ya and 1/T
○———λ=3;×———
λ=1表观活化能表征着水蒸气与液体水界面上
的传质过程和水蒸气与氢气在气相中共存的气2固分界面上的传质过程。尽管高、低气体流速下限制反应速率的反应并不完全一致,但两者的活化能相差很小。313 交换方式
在催化剂1%Pt 2SDB 、催化床高3cm 、反应温度323K 下,测试的气2汽并流(鼓泡法)和气液逆流交换方式对K ya 的影响结果示于图5。
图5 交换方式与总传质系数间的关系
Fig.5 The effect of exchange mode of hydrogen and water on the volume transfer coefficient
○———气2汽并流;×———气2液逆流
从测试结果可见:气2汽并流交换反应的总体积传质系数约为气2液逆流的5倍。这一事实表明,汽2液相间的转化对整个交换过程起重要作用。原因是气2液逆流交换时,从塔顶注入的液态水大滴的向下流过催化床,因催化剂的
强憎水性,使得液态水的分布不佳,气2液相间
的接触面积小,致使从液态水到蒸汽的传递速率较低,导致催化反应效率降低。
4 结论
1)催化剂与填料按体积比1∶4分层填装
时,整个交换反应的表观反应速率最高;以1∶1混合填装时Kya 高,且明显高于体积比为1∶4时的分层填装。
2)反应温度升高,Kya 增加,但当温度超过60℃时,Kya 增加趋势减缓。因此,氢2水液相催化交换反应温度为60℃时较为适宜。在此温度下,催化交换反应的表观活化能约为16kJ /mol 。
3)气2液逆流方式交换的K ya 明显小于以气2汽并流的。气2液逆流操作,在一根交换柱中可实现多级交换,气2汽并流交换方式可使床中液态水和氢气均匀接触,有利于提高汽液相间转化速率,使交换反应的总体积传质系数增大。
罗上庚、张伟国和林芳良研究员对本工作给予了指导,在此表示感谢。参考文献:
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persed Hydrophobic Catalysts for Hydrogen 2water Isotope Exchange [J ].App Catal ,1988,43:1～31.
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催化加氢学习知识总结 一、概述 催化加氢是石油馏分在氢气的存在下催化加工过程的通称。 ?炼油厂的加氢过程主要有两大类： ◆加氢处理（加氢精制） ◆加氢裂化 ?加氢精制/ 加氢处理 ◆产品精制 ◆原料预处理 ◆润滑油加氢 ◆临氢降凝 ?加氢裂化 ◆馏分油加氢裂化 ◆重(渣)油加氢裂化 ?根据其主要目的或精制深度的不同有： ◆加氢脱硫（HDS） ◆加氢脱氮（HDN） ◆加氢脱金属（HDM） 加氢精制原理流程图 1－加热炉；2－反应器；3－分离器； 4－稳定塔；5－循环压缩机 ◆加氢裂化：在较高的反应压力下，较重的原料在氢压及催化剂存在下进行裂解和加 氢反应，使之成为较轻的燃料或制取乙烯的原料。可分为： ●馏分油加氢裂化 ●渣油加氢裂化 加氢精制与加氢裂化的不同点：在于其反应条件比较缓和，因而原料中的平均分子量和分子的碳骨架结构变化很小。 二、催化加氢的意义
1、具有绿色化的化学反应，原子经济性。 催化加氢一般生成产物和水，不会生成其它副产物（副反应除外），具有很好的原子经济性。绿色化学是当今科研和生产的世界潮流，我国已在重大科研项目研究的立项上向这个方向倾斜。 2、产品收率高、质量好 普通的加氢反应副反应很少，因此产品的质量很高。 3、反应条件温和； 4、设备通用性 三、国内外几家主要公司的馏分油加氢裂化催化剂 四、加氢过程的主要影响因素 1 反应压力 反应压力的影响往往是通过氢分压来体现的，系统的氢分压取决于操作压力、氢油比、循环氢纯度和原料的汽化率等 ①汽油加氢精制 ?氢分压在2.5MPa～3.5PMa后，汽油加氢精制反应的深度不受热力学控制，而是取 决于反应速度和反应时间。 ?在气相条件下进行，提高反应压力使汽油的反应时间延长，压力对它的反应速度影 响很小，因此加氢精制深度提高。 ?如果压力不变，通过氢油比来提高氢分压，则精制深度下降。 ②柴油加氢精制 ?在精制条件下，可以是气相也可是气液混相。 ?处于气相时，提高反应压力使汽油的反应时间延长，因此加氢精制深度提高。 ?但在有液相存在时，提高压力将会使精制效果变差。氢通过液膜向催化剂表面扩散
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 离子交换树脂催化剂的优缺点 离子交换树脂用催化剂的主要优点是它已商品化，购得方便。尽管它们比低分子量的酸、碱昂贵，但它们能根据不同的应用场合制得不同形状、不同结构和不同负载容量的树脂催化剂。常规的商品凝胶型树脂的功能基容量每克一般为3.5~5mg 当量。大孔树脂的负载容量虽然较低一些，但其活性基团一般处于大孔的表面上，容易为反应物所接近。在需要降低负载容量时可用酸碱滴定法使一些酸基团部分中和，或者通过部分离子交换法引入一些具有助催化作用的金属离子或基团，从而提高催化剂的活性或选择性。离子交换树脂的颗粒性和多孔结构使其适用于气相和液相反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，也避免了废酸、碱液体对环境的污染。此外，也避免了使用硫酸时，由于其强的氧化性、脱水性和磺化性引起的不必要的副反应。大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构，其体积受溶剂作用的影响很小。因此，适用于填充柱操作，实现生产连续化。在较低的压力下可以达到较高的流速，并可使用极性差别很大的反应溶剂。凝胶型离子交换树脂在干态或在非极性介质中内部处于收缩的微孔状态，在极性溶剂中则会处于高度溶胀的状态。如果溶剂极性的变化较大，低交联的树脂在经历这种变化后会发生较大的机械破损。 与常规酸、碱催化剂比较，离子交换树脂易于保存和运输。强酸树脂宜以 H+型和Na+型贮存。但强碱树脂中的OH-型会吸收空气中的CO2 而失活，因此一般以Cl-型贮存。使用前Na+型的强酸树脂和Cl-型的强碱树脂一般可分别用酸和碱处理组成相应的H+型和OH-型使其活化。
化学交换反应法分离硼同位素的数学模型 摘要:采用化学交换反应法,针对三氟化硼2苯甲醚分离体系,研究了硼同位素分离生产过程的特点,建立了交换精馏塔的稳态数学模型,并利用Matlab程序进行模型求解,得到了不同分离要求和操作条件对交换精馏塔理论塔板数的影响。当增大所需同位素丰度或改变分离温度以及回流比时,都会使得理论塔板数增加或减少。该数学模型可以指导工艺设备的改进和优化,为下一步的放大和操作过程提供了理论依据。 关键词:硼同位素;分离;化学交换反应法;三氟化硼2苯甲醚络合物;数学模型 第二次世界大战爆发后,由于军事原子能工业发展的需要,同位素分离进入工业规模生产阶段,特别是重氢同位素和10B同位素发展较快。硼有两种稳定同位素:10B和11B,10B在自然界中的丰度为19.8%,大量的为11B,占80.2%。由于10B具有对中子的吸收特性,因而在现代工业及军事装备上得到广泛应用[1],另外在医学方面,10B在癌症治疗上也得到了很好的应用[2,3]。富集10B 同位素的方法从分离提纯技术上看,主要分为以下5种[4～6]:①三氟化硼化学交换精馏法;②三氟化硼低温蒸馏法;③离子交换树脂法;④激光分离法;⑤电磁法。其中只有化学交换精馏法实现了工业化生产,而三氟化硼化学交换体系经历了乙醚法、甲醚法及苯甲醚法。目前对硼同位素分离生产过程都采用传统的精密精馏中的Smoker公式进行近似计算,但是硼同位素在分离过程中有其自身的特点,因此本工作拟针对三氟化硼2苯甲醚络合物与三氟化硼化学交换体系分离生产10B的过程特点建立交换精馏塔的稳态数学模型。 1分离系数α与平衡常数K 化学交换精馏塔的每块理论板上都可以进行轻重同位素的一次分离,虽然一次分离效应很小,但用塔的形式把各块塔板串联起来,就可以获得多次分离,使塔顶与塔底的同位素丰度相差数倍。理论塔板的分离单元示于图1。图1中L,V分别为单位时间内通过分离单元的液相和气相中同位素混合物的量(mol);xi,yi 为第i块理论塔板中反应平衡时气相和液相中10B的摩尔百分数。分离系数αi 是硼同位素分离中最重要的特征参数,它直接反应了分离效果的好坏,αi越大,分离能力越强,所以αi是选择分离方法和采用物系的主要依据。αi可由一个单元分离过程定义,可由公式(1)表示: 图1分离单元图 αi=x i(1-y i)/y i(1-x i)(1)
第16章高效液相色谱法 【16-1】从分类原理、仪器构造及应用范围，简述气相色谱及液相色谱的异同点。 答：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。 从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用。 二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。 【16-2】高效液相色谱仪由几大部分构成？各部分的主要功能是什么？ 答：高效液相色谱仪由高压输液系统，进样系统，分离系统，检测系统和记录系统五大部分组成。高压输液系统：主要是通过高压输液泵将溶剂储存器中的流动相以高压形式连续不断地送入液路系统，使试样在色谱柱中完成分离过程。 进样系统：把分析试样有效地送入色谱柱中进行分离。 分离系统：将试样各组分分离开来。 检测系统：对被分离组分的物理或物化特性有响应；对试样和洗脱液总的物理或化学性质有响应。记录系统：记录被分离组分随时间变化的信号。 【16-3】液相色谱中影响色谱峰展宽的因素有哪些? 与气相色谱相比其主要区别何在？ 答：液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散、流动的流动相传质、滞留的流动相传质以及柱外效应。在气相色谱中径向扩散往往比较显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。另外，在液相色谱中还存在比较显著的滞留流动相传质及柱外效应。 【16-4】何谓化学键合相色谱、正相色谱和反相色谱？ 答：化学键合相色谱是指在化学键合固定相上进行物质分离的一种液相色谱法。 正相色谱是采用极性键和固定相流的相用比键合相极性小的非极性或弱极性有机溶剂。 反相色谱采用非极性键和固定相流的相为强极性的溶剂。 【16-5】何谓化学键合固定相？它的突出优点是什么？ 答：利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相。 优点: 固定相表面没有液坑,比一般液体固定相传质快的多；无固定相流失,增加了色谱柱的稳定性及寿命；可以键合不同的官能团,能灵活地改变选择性,可应用与多种色谱类型及样品的分析；有利
阳离子交换树脂催化合成丙烯酸丁酯 张铁成 单国荣 黄志明 翁志学 (浙江大学高分子工程研究所,杭州310027) 摘要:从6种常见的强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂中选择了催化活性最高的D001cc 树脂作为酯化合成丙烯酸丁酯的催化剂,得到了适宜的反应条件为:醇酸摩尔比1.2B 1,每摩尔丙烯酸的催化剂用量20g 树脂,每摩尔丙烯酸的带水剂(环己烷)用量66.7mL,反应温度101~105e ,反应时间3h,丙烯酸的酯化率>97%。该树脂催化剂具有优良的重复使用性。利用气相色谱-质谱联用仪分析产物,结果表明,该阳离子交换树脂具有与浓硫酸相当的催化效果。 关键词:强酸性阳离子交换树脂 催化剂 丙烯酸丁酯 合成 丙烯酸丁酯应用广泛[1],在工业上多采用丙烯酸与丁醇在浓硫酸催化下酯化合成[2],副反应多、产品颜色深、后处理工艺复杂、设备腐蚀严重、废水排放量大。因此,人们一直在寻找更优良的催化剂来代替浓硫酸催化酯化反应[3~7]。阳离子交换树脂就是其中一种,它具有容易和产物分离、腐蚀性小、选择性高、不污染环境等优点。以阳离子交换树脂催化合成丙烯酸丁酯在国内研究较少,劭仕香等人[8]在D61、D72与001@7三种阳离子交换树脂中选择了活性最高的001@7树脂为催化剂,在130e 反应6h 得到产率为97.2%的丙烯酸丁酯,笔者则从多种阳离子交换树脂中进行筛选,并对其反应规律进行了更深入的研究,使用最优的阳离子交换树脂作为丙烯酸丁酯酯化合成的催化剂,确定了采用该树脂作为催化剂时的最佳反应条件,比较了硫酸与阳离子交换树脂的催化性能。 1 实 验 1.1 主要试剂、催化剂及分析仪器 丙烯酸、正丁醇均为化学纯试剂;环己烷、对苯二酚为分析纯试剂;732树脂由双林化工厂分 装;阳离子交换树脂D001cc,D61,D72,001@7,NKC,南开大学化工厂。 气相色谱-质谱联用仪为H P6890/5973型,升温速率10e /m in,气化温度160e ;溶剂为正 己烷;质谱采用EI 源(电子轰击),70eV 。1.2 催化剂处理 直接用体积相当于树脂催化剂2~3倍的w (H Cl)=10%盐酸对其浸泡4h,然后用去离子水冲洗多次至冲洗水接近中性,抽滤,在烘箱中80e 烘至恒重,放于干燥密封的瓶中保存备用。1.3 酯化合成 在装有温度计、搅拌器、分水器、回流冷凝管的250mL 三口瓶中,依次加入正丁醇、丙烯酸、阻聚剂和催化剂,搅拌并升温至反应温度,每隔一段时间取样,采用GB 2895)82测定体系酸值,反应至分水器中不再有水蒸出为止。冷却,滤出树脂,用w (NaCO 3)=10%碳酸钠水溶液洗涤后, 收稿日期:20020811;修改稿收到日期:20021202。 作者简介:张铁成(1978),男,山东日照人,浙江大学高分子工程研究所硕士研究生,主要从事丙烯酸酯类合成与丙烯酸酯类乳液聚合研究。 sebacic acid and ethyl alcohol w ith SO 2-4/Fe 2O 3-TiO 2as catalyst w ere studied.The results show ed that the yield was over 96%w hen molar ratio of ethyl alcohol to sebacic acid w as 4.0B 1,reflux reaction time w as 3. 5h and amount of catalyst w as 5%of sebacic acid.This process has many advantages such as higher y ield,simple procedure,shorter reaction time,non -corrosive,non -pollution,and the catalyst could be recovered,reactivated and reused for 10times. Key words:solid superacid catalyst SO 2-4/Fe 2O 3 -TiO 2;diethyl sebacate;catalytic esterification 2003年1月 精 细 石 油 化 工 SPECIALITY PET ROCH EM ICALS 第1期
强酸性阳离子交换树脂及沉淀剂用于纯化富集川贝母总生物碱1强酸性强离子交换树脂 2.1强酸性阳离子树脂的预处理 树脂以去离子水浸泡过夜，并洗至去离子水近无色; 先加入5BV 7%HCl溶液浸泡1h，注意随时搅拌，用去离子水洗至洗出水近中性；后加入8BV 8%NaOH溶液浸泡1h，随时搅拌，用去离子水洗至洗出水近中性；最后加入5BV 7%HCl溶液浸泡2h，使阳离子树脂转化成H型，并用去离子水洗至洗出水近中性，即可装柱。 1.2药材的预处理 取20g伊贝母，打粉过80目筛，用25ml氨水浸润2h后，用80%乙醇常压回流提取4h，减压蒸干。将得到的伊贝母浸膏用50ml去离子水溶解，滴加HCl至pH3.0,用50ml石油醚脱脂3次，加入氨水至pH10.0，最后用50ml氯仿萃取，直至氯仿萃取液检测不到生物碱为止，合并氯仿萃取液，依据2010版《药典》川贝母项下生物碱含量测定方法测定20g伊贝母中生物碱含量。最后将氯仿萃取液减压蒸干。 1.3强酸性阳离子树脂的选择 贝母中生物碱主要为叔胺类生物碱，碱性较弱，故选用强酸性阳离子交换树脂用于纯化富集生物碱。由于贝母中生物碱分子量集中在400-450，且空间结构较大，那么阳离子交换树脂的交联度对纯化富集效果具有显著影响：交联度大，交换容量大，但交联网孔小，不利于大离子的进入；交联度小，交换容量小，但交联网孔大，在树脂中离子易于扩散和交换。因而选用下列强酸性阳离子交换树脂（表1） 表1 不同离子交换树脂的主要特征 型号交联度 （%）粒度含水量 （%） 离子形式交换容量pH使用范 围 DOWEX 50WX2 2 50-100目78 H 0.6meq/ml 0-14 DOWEX 50WX4 4 50-100目78 H 1.1meq/ml 0-14 D152 0.315-1.25 mm 60-80 Na 8.0mmol/g 4-14 732型（0017 0.3-1.2mm 46-52 H 4.5mmol/g 0-14
各种类型离子交换树脂常用再生剂及其用量 离子交换树脂性能降解原因 树脂在长期使用中，性能会逐渐下降，表现为出水（即产品）质量降低。影响树脂性能降解的因素很复杂，如树脂体积减少，交换能力下降，球粒裂纹增多，破碎流失等，造成上述现象的原因不外是：（1）胀缩内应力不均。在使用中树脂内部由于溶胀及收缩变化的不均匀，局部结构中应力不平衡，造成断链裂解。 （2）氧化破坏。体系中的氧化剂，包括酸、碱、溶剂等对树脂骨架及功能基的破坏。 （3）杂质污染。水中杂质堵塞了树脂的内部孔道，阻挡交换吸附。
离子交换树脂如何进行预处理 （1）阳离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗（最好为反洗）洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4~5%的HCl和NaOH在交换柱中依次交替浸泡2~4小时，在酸碱之间用大量清水淋洗（最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗）至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的HCl溶液进行，用量加倍效果更好。放尽酸液，用清水淋洗至中性即可待用。 （2）阴离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗（最好为反洗），洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4 ~5%的NaOH和HCl在交换柱中依次交替浸泡2 ~4小时，在碱酸之间用大量清水淋洗（最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗）至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的NaOH溶液进行，用量加倍效果更好。放尽碱液，用清水淋洗至中性即可待用。 （3）应用于医药、食品行业的树脂，预处理最好先用乙醇浸泡，而后再用酸碱进行交替处理，大量清水淋洗至中性待用。 （4）预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱，决定于使用时所要求的离子型式。 （5）为了保证所要求的离子型式的彻底转换，所用的酸、碱应是过量的。
Zr-MOFs基复合光催化剂的电荷转移及其光解水制氢性能研究金属-有机框架材料（MOFs）具有多孔性、超高的比表面积、不饱和金属位点及可调控的结构与功能等特点,也被称之为“未来窄带系半导体材料”,目前广泛应用于能源转换与环境领域。然而,MOFs 相对较差的光吸收能力及高的光生电子-空穴对复合机率限制了其在光催化分解水领域的应用。因此,设计具有高效光生电子-空穴对分离与转移能力的催化剂,对提高光解水制氢效率具有十分重要的意义。为此,本论文选择以水稳定性优异及多孔的锆基金属-有机框架材料（UiO-66-NH2）为载体,设计合成不同类型的具有高效电荷分离与转移效率的UiO-66-NH2基复合光催化剂。系统表征其结构、形貌与光催化分解水产氢性能,并结合光电化学性能测试、瞬/稳态荧光光谱、电子顺磁共振、第一性原理计算等手段探讨复合光催化剂中光生电子-空穴对的分离和转移机制。相关研究成果如下:（1）通过一步水热法将 H3PW12O40固载在具有多孔性和水稳定型优异的UiO-66-NH2中,制备出 PW12@UiO-NH2复合光催化剂。旨在利用多金属氧酸盐（POMs）所具有的可调控的氧化还原活性和多电子转移等特性,构筑POMs@MOFs复合材料,以期有效改善单一MOFs光催化过程中光生电子-空穴对易于复合的问题。光催化分解水产氢和降解RhB性能测试结果表明,与UiO-66-NH2相比,RhB的降解和光催化分解水产氢性能均明显提升。结合光电化学性能测试以及瞬/稳态
1、区分： 放射性同位素：其原值和不稳定，能自发的衰变为其他核的同位素 稳定同位素：其原子核稳定，到目前为主，还未发现它们能够衰变成其他核的同位素 2、同位素比值：某种元素的两种同位素丰度的比值 3、同位素分馏：在一系统中，某种元素的同位素以不同的比值分配发哦两种物质或物相中的现象同位素的分馏系数：a=Ra/Rb(A/B)表示两种物质或者同一物质的两种相态） 5、对于稳定同位素和放射性同位素组成，其变化机理是什么？ 1、主要是由同位素分馏引起的 2、同位素分馏 3、放射性性衰变类型： α衰变：放射出氦元素和能量 β衰变：放射出β粒子的衰变，有正、负粒子两种 γ衰变：原子核内部放射出来的电磁辐射，一般伴随着α、β衰变产生 电子捕获衰变：原子核从核外电子壳层中俘获电子而发生的放射性衰变 核裂变：原子核分裂成两个或两个以上的中等质量碎片，并同时放出中子和能量的过程 6、同位素交换反应：在不存在化学反应的前提下，调查各种化合物或不同物相中轻重同位素原子分配比的过程 特点：1、可逆反应 2、元素的各种同位素化学性质相同，指在不同化学化合物或物相之间产生轻重同位素原子或分子的分配，而不发生化学反应。交换前后系统中的同位素原子或分子的总数保持不变 3、交换只限于同一体系中，本质是同位素原子或分子键的断开和重新组合。4、交换有平衡和非平衡之分，在一定条件下反应总数朝着平衡的方向进行。 7、同位素化学年龄测定的的前提： 1. 岩石和矿物自形成以来必须始终对母、子体同位素保持封闭的体系，没有没有因后期地质作用的影响而发生母体或子体同位素的带出或带入 2.必须能准确校正岩石或矿物形成时存在的子体同位素的值。 3.放射性母体同位素的半衰期或衰变常数必须能准确测定，而且半衰期不宜过长或过短， 4.必须准确知道母体和子体元素的同位素组成及其相对丰度，并能精确而又灵敏的测定母、子体元素的含量. 8、适用于等时线法测定的样品，必须满足下列条件： 1. 所有样品必须具有相同的初始同位素组成，即具有相同的物质来源；同源性 2. 所有样品必须具有相同的年龄，即它们是在相对短暂的时间间隔内形成的；同期性 3. 所有样品必须对母、子体同位素保持封闭的化学体系，即样品自形成以来没有受到任何地质作用的迭加改造；封闭性 4. 样品要具有合适的母、子体同位素比值. 意义及应用：1、可获取等式线年龄 2、可获取初始值同位素的比值 9、在U-Pb法测年代体系中选择锆石矿物的主要原因有哪些？ 1、高硬度，化学性质稳定使其具有较强的抗风化力有利于同位素体系保持相对稳定 2、锆石结晶时，选择性富集U（及部分Th）,而非排斥Pb，较大程度限定了Pb初始值 10、K-Ar法衰变方程计算年龄时应满足以下条件 1、岩石或样品形成以来对K-Ar保持封闭。 2、样品中不存在过剩Ar并对过剩Ar合理扣除 3、样品中具有正常K同位素组成，除了K40衰变外，没有同位素分馏作用或其他过程的影响 11、适用于K-Ar年龄测定的样品： 1、云母类矿物：K含量多，矿物晶体结构有利于K-Ar的保存，但由于封闭下低。样品受轻微加热会发生丢失。 2、角闪石：K含量低，但对Ar的保存性好及封闭温度高 3、钾长石、海绿石、伊利石、辉石：过剩Ar海绿石成分不稳定，钾长石保存能力差，所以选择此类矿物要慎重 4、是用于年轻的细粒中基性火山岩，尤其是玄武岩K-Ar年龄测定 12怎样根据矿物沉淀时的化学环境来估计热液的硫同位素组成？ ①在高氧逸度条件下，出现重晶石或重晶石—赤铁矿—黄铁矿 组合为标志，重晶石δ34S值大致相当于或略大于热液的δ34S的值。 ②在低氧逸度条件下，以出现石墨和磁黄铁矿为标志，磁黄铁 矿的δ34S值大约相当于热液δ34S值。 13.说明稀土元素配分模式（LREE富集、亏损）与εNd 的关系。说明稀土元素配分模式（LREE）与εNd的关系。 a 地壳岩石富集轻稀土，sm/nd值低于球粒陨石均一储库的值，起εnd<0； b 亏损地幔富集重稀土sm/nd值高于球粒陨石均一储库的值其εnd>0. 14.岩浆岩中石英一般比钾长石具有更高的18O/16O,控制矿物18O/16O比值大小的原因： 18O富集程度的递降序列的出现同矿物的晶体结构有关，不同键位与18O的亲和力大小有关，石英中每个氧原子在两个硅原子之间都是十分强烈的键合原子，因而Si-O最强的化学键Si-O-Al 比Si-O-Si键型矿物的&18O低，Si-O-Mg比Si-O-Al键型的矿物&18O低。 石英：Si-O-Si 100% 钾长石Si-O-Si 50% Si-O-Al 50% 钙长石：Si-O-Al 100% 15.蒸发和凝聚过程中，氢氧同位素分馏趋势。 蒸发相富集1H和16O，液相富集2D和18O，原因：水分子的蒸
CS电化学工作站应用案例-电催化析氢方向 一、前言 1.1背景 进入21世纪以来，随着人类社会的快速发展，对能源的需求越来越大，能 源也成为了国家间竞争的焦点。人类相关的物质活动也离不开能源的支持。现如 今，能源短缺、有限能源的争夺以及能源的过度使用等一系列问题，无一不威胁 着人类的生存与发展。目前，社会发展主要依赖的能源是以煤、石油、天然气为 代表的传统化石燃料，然而，化石燃料的不可再生性、资源有限性制以及带来的 环境污染问题制约了现代经济的发展。因此，人们开始认识到开发探索新能源是 满足能源需求和解决环境污染问题的唯一出路。而氢能作为一种理想的二次能源 以及其清洁、高效、可储存和便于运输等优点，被视为替代煤炭、石油和天然气 等不可再生能源最为理想的能源载体。目前，工业上制备氢气的方法主要包括化 石燃料制氢、水电解制氢、热解水制氢和生物制氢等方法。其中电解水制氢以其 产品纯度高、电解效率高、无污染等诸多优点被广泛采用。由此可见，制备一种 高效稳定的电解水制氢材料，是解决能源危机和环境污染的重要途径。 1.2原理 电催化反应发生在电极与电解液的固液界面层，在酸碱电解液中各有不同的 反应式和不同的反应机理，如下反应等式所示: 酸性电解液：阳极：H2O→2H++1/2O2+2e-（1）阴极：2H++2e-→H2（2）碱性电解液：阳极：2OH-+H2O+1/2O2+2e-（3）阴极：2H2O+2e→H2+2OH-（4）总反应：H2O→H2+1/2O2（5）由等式(1-5)可知，无论是在酸性电解液还是碱性电解液，吸附在阴极催化剂表面 氢原子得两个电子生成一个氢分子，而阳极则发生氧化反应，不断有氧气析出。 所以电解过程中,水不断因为电解而减少并且生成了气体，从而电解液的溶度不 断提高。 上世纪就提出很多关于氢在阴极电解时的机理，虽然有很多争论，但它们的 共同点部分有以下几方面： 第一步主要是放电步骤（Volmer反应）： H 3O++e-→H ads +H 2 O（6）
离子交换树脂催化剂的应用及发展趋势 赵欢 生命科学与化学学院2009级化学班学号2009061407 摘要：对离子交换树脂的应用优势、市场发展现状进行了详尽分析, 并对未来市场消费情况作了分析和预测。 关键词：离子交换树脂; 优点; 现状; 发展趋势 Application and development trends of ion exchange resin catalyst Abstract:The current status and the problems to be solved for ion exchange resin catalyst in China are introduced. The development trends of ion exchange resin catalyst are analyzed in the end. Key word: ion exchange resin ; feature ;current status ;development trends 离子交换树脂催化剂是一种典型的有机固体催化剂。与无机固体催化剂相比，虽然其化学组成、物理性质和使用方法均有很大不同，但在催化反应方面也有许多共同的地方，例如，他们都可用于石油裂解、酯化、烷基化、异构化、加成、聚合等反应。近年来，随着离子交换树脂的进一步开发，其作为固体酸碱催化剂在醚化和醚键裂解反应、水合反应、酯化反应、缩合和环化反应等领域中的应用也得到不断地发展。1离子交换树脂催化剂的催化性能 离子交换树脂催化剂作为固体酸、碱催化剂与均相溶液中的硫酸、盐酸、氢氧化钠（钾）这些常规的酸、碱催化剂的作用是一样的。树脂固载的酸碱催化剂与用硅胶、氧化铝、硅铝酸盐或沸石这些无机载物与催化活性部位接近，有利的微环境甚至可以用假均相的反应体系来处理；而后者在液相或气相反应中，则是真正的非均相体系。因此，在某种意义上说，离子交换树脂的催化性能介于低分子量的酸、碱均相体系和无机固体酸、碱催化体系之间。目前我国主要离子交换树脂催化剂的用途和催化效率见表1。 表1部分化工产品生产工艺使用的离子交换树脂催化剂及催化效率 2离子交换树脂催化剂的优点 2. 1 催化活性可调
第36卷第2期原子能科学技术 Vol.36,No.2 2002年3月Atomic Energy Science and Technology Mar.2002 Pt 2SDB 憎水催化剂 氢2水液相催化交换工艺研究 李俊华,康 艺,阮 皓,窦勤成,韩延德,胡石林 (中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413) 摘要:研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯2二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt 2SDB 的氢2水液相催化交换工艺条件,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢2水催化交换反应总体积传质系数的影响。结果表明:催化剂与填料混合填装时体积比1∶1和分层有序填装时体积比1∶4的效果最佳,总体积传质系数随反应温度升高而提高,交换反应温度以60℃为宜。 关键词:憎水催化剂;氢2水交换;氢同位素 中图分类号:O643114;O643136 文献标识码:A 文章编号:100026931(2002)022******* R esearch on the H ydrogen 2w ater Isotope Exchange R eaction by Pt 2SDB H ydrophobic C atalyst L I J un 2hua ,KAN G Y i ,RUAN Hao ,DOU Qin 2cheng ,HAN Yan 2de ,HU Shi 2lin (China Institute of A tomic Energy ,P.O.Box 275253,Beijing 102413,China ) Abstract :The paper concerns in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst used in the hydrogen 2water exchange reaction.Platinum is as active metal and the polystyrene divinylbenzene (SDB )is as hydrophobic carrier in the Pt 2SDB hydrophobic catalyst.The experimental results show that the efficiency of catalytic exchange reaction is higher in random bed with a packing ratio of 1 ∶1mixture of catalyst and hydrophilic or 1∶4in order bed.The volume transfer coefficient increases with increasing temperature ,but the trend is slow down when the temperature is above 60℃. K ey w ords :hydrophobic catalyst ;hydrogen 2water exchange ;hydrogen isotopes 收稿日期:2001206203;修回日期:2001208208 作者简介:李俊华(1970— ),男,河南安阳人,副研究员,博士,核燃料循环与材料专业 氢2水液相催化交换反应可用于生产和提浓重水、轻水或重水脱氚以及热核聚变堆的净化回收氚,应用前景宽广。70年代以来,加拿大[1]、日本[2]、俄罗斯[3]、印度[4]等相继开发了这一工艺,并对憎水催化剂进行了大量研究。 因憎水催化剂类型、制备工艺和原料的差异,使 制备出的催化剂在交换工艺中的最佳使用条件有所不同。所以,必须对所制备的憎水催化剂Pt 2SDB 在催化交换反应中的工艺条件进行研究。为此,本工作研究采用Pt 2SDB 憎水催化
第 45 卷 第 6 期 2016 年 6 月 Vol.45 No.6Jun.2016 化工技术与开发 Technology & Development of Chemical Industry 改性阳离子交换树脂应用研究进展 周育辉，黄秋香，向柏霖，陈 桂 （怀化学院化学与材料工程学院，湖南 怀化 418000） 摘 要：强酸性阳离子交换树脂耐高温性能差，酸强度较低，故需对其进行改性。改性阳离子交换树脂作为固体酸催化剂或吸附剂等具有后处理方便、处理效率高和重复利用率高等优点。本文综述了改性阳离子交换树脂在有机合成（酯化反应、缩醛、缩酮反应、醚化反应、酚类合成）、废水处理及分离提纯等方面的应用，指出了改性阳离子交换树脂的不足，展望了改性阳离子交换树脂在有机催化和吸附剂等领域的发展趋势。 关键词：阳离子交换树脂；改性；催化剂；吸附剂 中图分类号：TQ 425.23+1 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2016)06-0043-06 通讯联系人：陈桂(1986-)，男，湖南常德人，讲师，从事固体酸催化剂的制备及应用，E-mail: chenguihn@https://www.doczj.com/doc/6212543970.html, 收稿日期：2016-04-18 强酸性阳离子交换树脂是目前常用的离子交换树脂之一，其主要交换基团为磺酸基（-SO 3H），作为固体酸催化剂和吸附剂，可以重复使用，它的开发与应用已取得较大进展[1-4]。相比单纯的阳离子交换树脂，改性阳离子交换树脂催化性能和吸附性能明显要高，且重复使用的效率也相对提高，是一类环境友好型催化剂和吸附剂，许多特定用途的阳离子交换树脂已经商品化[5-7]。本文主要介绍改性阳离子交换树脂在有机合成（酯化反应、缩醛、缩酮反应、醚化反应、酚类合成等）、废水处理、分离提纯等方面的应用。 1 有机合成 1.1 酯化反应 传统法酯化反应常以浓硫酸为催化剂，副反应多，设备腐蚀严重，废液较多。采用固体酸改性阳离子交换树脂作催化剂用于酯化反应，催化剂重复利用率高，设备腐蚀性小，后处理简便，已得到广泛应用。 陈丹云等[8]用硫酸镓改性阳离子交换树脂为酯化催化剂，合成食用香料异丁酸异丁酯，最佳反应条件下其收率可达93.9%。该催化剂经简单烘干再生处理就有良好的重复使用性，第7次使用收率仍可达83.6%。张霞 [9] 用硫酸高铈改性阳离子交换树 脂催化合成异戊酸丁酯，最佳反应条件下其收率可 达91.3%。周慧等[10]用硫酸镓改性阳离子交换树脂催化合成异丁酸异戊酯，最佳反应条件下其收率可达97.0%。 张萌萌等[11]以柠檬酸和正丁醇为原料，SnCl 4 改性阳离子交换树脂为催化剂合成柠檬酸三丁酯，最佳反应条件下柠檬酸三丁酯的产率可达97.3%，该催化剂不经任何处理重复使用8次后，产率仍为96%。李巧玲[12]以乙酸和甲醇为原料，金属离子改性阳离子交换树脂为催化剂合成乙酸甲酯，最佳反应条件下乙酸转化率可达88.48%。李运山[13]以乙醇和丁二酸酐为原料，金属负载型阳离子交换树脂为催化剂合成琥珀酸单乙酯，最佳反应条件下乙酸正丁酯产率达93%以上。 张凤等[14]以732型阳离子交换树脂和ZnCl 2 改性树脂为催化剂对生物油进行催化酯化改质，在相同实验条件下ZnCl 2改性树脂和732型树脂催化乙酸的转化率分别为70.11%和62.31%，改性树脂比未改性树脂催化活性有较大提高，且其重复性较好，生物油性能得到明显提高。任景涛等[15]用SnCl 4改性聚苯乙烯磺酸树脂制备酯化催化剂，其在连续分水条件下可保持稳定高效的催化效果，乙酸转化率可达98.56%，且重复多次使用，催化性能基本不变。 赵文军等[16]采用液固溶剂法以磺酸型离子交换树脂为载体，无水乙醇为溶剂，负载三氯化铁制备成固体酸催化剂用于催化乳酸铵与丁醇的酯化
文献综述 化学工程与工艺 光解海水制氢氮化物催化剂的研究 前言： 随着能源问题的出现，寻找一种可持续发展的能源，是当前许多研究者的探索目标。而氢能源是一种良好的能源，如果能从谁中提取，将是人类的财富。利用光催化分解水制氢是当前研究的一个热点，但是光自然分解水的反应很难进行，于是研究催化剂就成了重中之重。 主题： 近几十年来，随着世界经济的不断发展,全球对能源需求的也持续增长。而作为现代文明社会使用的主要能源—煤、石油、天然气，由于其贮量日益枯竭且不可再生，所以近年来能源价格出现不断上涨趋势。而燃烧这些化石能源会排放大量的温室气体，造成全球变暖，气候异常，环境恶化，造成诸多不良影响。随着近年国际能源价格不断上扬，人们环保意识的不断加强，寻找新的廉价清洁的化石能源替代品的研究越来越受到重视。 氢能源已经被普遍认为是一种理想的新世纪无污染的二次能源，这是因为氢气燃烧后，水是唯一的产物，另外氢能作为二次能源具有能量密度高、再转化效率高、成本低是最具竞争力的能源[1]。 氢在大自然中并不存在，虽然可以通过电解、天然气裂解等方法制备氢气，但是这些方法制备氢气成本过高，直接限制了它的使用范围。氢大量存在于水中，如果能够有效的直接利用太阳能制备氢，就可以大幅度的降低它的制造成本，使其得到广泛的应用。20世纪70年代中期发明TiO2为光催化剂，直接利用太阳能制备氢，从而解决了设备价格和使用寿命的问题。但是TiO2催化效率偏低，造成能量大量浪费，同时制氢能力低下，阻碍了它进一步的推广使用。因此，提高TiO2光催化剂的性能一直是太阳能制氢研究的领域热点和难点，也是将其实用化和商业化的关键。 综上所述，研究和改良现有TiO2光解水催化剂的性能，对提高太阳能制氢转化效率，
1前言 1.1离子交换树脂简介 1.1.1科技名词定义 中文名称：阳离子交换树脂 英文名称：cation exchange resin 定义1：离子交换树脂官能团上的离子只能与水中阳离子相互交换的树脂。 所属学科：电力(一级学科) ；热工自动化、电厂化学与金属(二级学科) 定义2：含功能性阴离子基团、可与带阳离子的物质进行交换反应的一类高分子量不溶性多聚体。可用于阳离子交换层析。 所属学科：生物化学与分子生物学(一级学科) ；方法与技术(二级学科） 1.1.2阳离子交换树脂分类 阳离子离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5~1.0mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分： 1. 强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。 2.弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子
交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行交换。 1.2种类和性能 离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。 离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。 在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。 离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。
第39卷第3期原子能科学技术Vol.39,No.3 2005年5月 Atomic Energy Science and Technology May 2005 水2氢同位素液相催化交换反应过程 阮 皓,胡石林,胡振中,张 丽,窦勤成 (中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京 102413) 摘要:描述了水2氢同位素液相催化交换反应的模型,并从动力学和反应过程的角度对模型进行了实验验证。验证结果表明:水2氢同位素液相催化交换是一个较复杂的传质2反应的串联过程,主要包括汽2液相间转化和氢同位素催化交换两个反应。关键词:反应模型;水2氢交换;氢同位素分离 中图分类号:O643.322 文献标识码:A 文章编号:100026931(2005)0320218204 R eaction Process on the Liquid C atalytic Isotopic Exchange of H 2O 2H 2 RUAN Hao ,HU Shi 2lin ,HU Zhen 2zhong ,ZHAN G Li ,DOU Qin 2cheng (China I nstitute of A tomic Energy ,P.O.B ox 275253,B ei j ing 102413,China ) Abstract : The model of H 2O 2H 2isotopes catalytic exchange reaction was described and proved in terms of dynamics and t he p rocess of reaction.The result s are shown as fol 2lowing :t hree 2p hase (gas/vapour ,liquid ,solid )coexist in t he system of H 2O 2H 2iso 2topes catalytic exchange reaction.It is a very co mplex tandem process of t he mass t rans 2fer and reaction ,which mainly involves two step s ,one is p hase t ransform between vapour and liquid water in hydrop hilic packing ;t he ot her is catalytic exchange of hydro 2gen isotopes in hydrop hobic catalyst. K ey w ords :model of reaction ;water and hydrogen exchange ;hydrogen isotopes separa 2tion 收稿日期:2003211205;修回日期:2004207222 作者简介:阮 皓(1971— ),男,安徽桐城人,助理研究员,核燃料循环与材料专业 弄清水2氢同位素液相催化交换反应过程,对研究水2氢同位素液相催化交换工艺和选择合适的反应控制条件很重要。1972年,加拿大乔克河核实验室CRNL 的W.H.Stevens [1,2]率先开发了一种憎水催化剂,使得水2氢液相交换成为可能。水2氢液相催化交换是目前公认的分离氢同位素的有效方法,已引起许多国家 的重视[3～10],并相继开展了这方面的研究工作。但目前尚未看到对水2氢同位素液相催化交换反应过程的具体报道,只是说在该反应过程中存在相交换和催化交换。本工作描述水2氢同位素液相催化交换反应的过程,给出反应模型图,并从动力学和反应过程的角度对模型进行实验验证。