离子交换树脂在制糖工业的应用

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1、1、离子交换树脂柱离子交换树脂是放置在树脂柱中进行工作的，这有利于发挥它的功能，并便于再生。国外糖厂树脂柱的有效容积（装载树脂量）一般为3～10m3，直径2.3～3.3m，高3.3～4m，树脂床的高度0.6～2m。树脂柱为立式圆筒形结构，两端密封，能承受一定的工作压力。它通常用钢板焊接制成，内壁整体衬上耐酸、碱的橡胶层，小型树脂柱全部可以用不锈钢制造。树脂柱的总高度约为树脂层两倍，以备树脂工作时体积膨胀和防止反洗时树脂被冲走。如果树脂的粒度较大，对通过液体的阻力较小，树脂层可较高，并相应减小柱体的直径。但如树脂粒度较细，对液体的阻力较大，则树脂层不宜高，以免

2、影响液体的通过，降低它的生产能力。有些装载细颗粒树脂的柱，树脂层的高度只约0.8m，但它的工作周期时间亦较短。树脂柱的底部装上细孔平板及筛网，树脂放置在筛网之上。一种设计采用三层筛网，分别为60、20、10目，也有采用70目筛，以适应颗粒较小的树脂。有些设计不用筛网，在底部装设有大量微缝隙小孔的分配器，汇集从树脂床流出的液体。在树脂柱的顶部，装有糖浆进料管及进料分配器，进入的糖浆经过它均匀分布，然后向下通过树脂层，在底部集中排出。在树脂层的上方还有另一套分配器，连接洗水管及再生溶液管，洗水与再生液分别从该处进入，从上向下通过树脂层，到底部排出。底部分配器还连

3、接反冲洗水管，当树脂反洗时，从底部进水，均匀地冲动树脂层，将树脂中夹杂的悬浮物冲走，经顶部分配器排出。另在柱顶部接有压缩空气管，在开始入料前，开入压缩空气将树脂颗粒略为压紧，使形成树脂床。树脂柱底部亦接有压缩空气管，必要时可通过压缩空气反冲树脂层，使其疏松，然后再开水管反洗树脂。柱底部还有树脂装卸管。树脂柱内全部附件及连接管路的材料均为不锈钢，成分通常为 1Cr18Ni12Mo2Ti。树脂柱的一种设计如右图。 早期的树脂柱亦有在底部用石英砂作为阻隔树脂的介质（不用筛网），先放置一层15cm厚的从4～6mm 到6～11mm大小的石英砂，在它的上面再装一层15c

4、m 厚的从2.5×1.5mm到3.5×1.5mm大小的石英砂，上面再装树脂。树脂柱最主要的规格参数是它装载的树脂量BV(BedVolume,m3)。树脂柱的处理能力与它的树脂装载量成正比。各种物料的流量和速率以BV或BV/h为计算单位。糖液通过树脂层与树脂接触的时间为通过速度BV/h的倒数，如通过速度为3BV/h，则接触时间为1/3小时；如树脂层高1.2m，则糖液通过树脂层的流速为6cm/min（按树脂柱横截面计）。树脂柱的工作是周期性的，工作效率不够高。近年发展了多种连续工作的装备，只用一个系统，树脂在器内连续地缓慢地移动，流出器外与液体一起用低速泵输送，

5、经过循环管流回器内，在这个循环中顺次进行各项操作；或者分为交换柱和再生柱，连续循环工作。具体的设计有多种，如Higgins系统Asahi系统和双柱系统等。它们已较多地用在水处理和化工行业中，但在制糖工业中还用得较少。加拿大Macdonald等用小型模拟设备研究了连续离子交换系统在甜菜糖厂的应用，说明它的脱色效果更稳定，树脂的效能可更充分地利用。2、离子交换树脂柱的工作过程树脂柱在连续通入糖液时，树脂逐渐吸附了色素和杂质，其性能就逐渐下降，流出糖液的色度值逐渐升高。例如，两种原来色度值不同（725IU和2900IU）的糖液在分别通过两种不同树脂柱：苯乙烯系树脂

6、（TS-210）和丙烯酸系树脂（TS-200），通过不同BV数的糖液后的脱色率变化如下表。 通过糖液BV数 苯乙烯系树脂（TS-210） 丙烯酸系树脂（TS-200） 原色值725 原色值 原色值725 原色值29002900 0 90 90 90 90 10 84 60 84 75 20 81 53 82 69 30 79 46 81 67 40 77 - 81 -它说明了，在糖液原色值较高时，树脂性能下降得较快，能处理的糖液总量较少；浅色糖液的处理量则较大。这两类树脂初时的脱色率相同，但苯乙烯系树脂的性能下降较快，而丙烯酸系树脂下降较慢，即较耐污染。树脂

7、使用了一定时间后，脱色效能不足，就要停下来再生。这个脱色工作时间一般为8～20小时；在处理低色度值得糖液时可延长到数十小时。停用后各种辅助工作和再生的时间需数小时。离子交换树脂的具体使用过程如下：（1）预备工作 将树脂与水混合一起倾入树脂柱中，借助水的浮力使树脂自然沉积，在柱内均匀堆积，密度一致。在准备使用前，先将水排净，然后通入压缩空气，压出余水，并将树脂压成“床”。再生后的树脂亦要用无离子水浸泡，使用前排水和通压缩空气。（2）进料树脂柱进料前，先开入约1BV的甜水浸润树脂层，随后开入脱糖时回收的稀糖液及浓糖液，各需时10～15分钟，控制流量速度约为2.5

8、BV/h，使树脂中糖液浓度逐渐升高。这个过程称为上糖