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离子交换树脂催化剂的优缺点

发布日期:2019-01-08  来源:中南选矿网  浏览次数:510
         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。

酸性树脂与低分子酸催化剂相比的另一突出优点是酸部位处于树脂的内部,消除了酸与反应器壁的接触,避免了酸腐蚀的麻烦。因此,所用的设备和装置不必选用高度防腐的昂贵材料,从而可以节省建设投资。

但是,离子交换树脂催化剂的缺点之一是热稳定性较差。酸性树脂最高操作温度在120℃,接近180℃时明显钝化,在200℃时完全失活。碱性树脂的热稳定性仅能在60℃以下使用。

离子交换树脂催化剂的另一缺点是价格较贵,一次投资成本高。但是树脂催化剂可以再生和重复使用,这在一定程度上弥补了上述不利因素。


 
 
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