Erzielung erstklassiger Solequalität in der Chloralkali-Produktion durch Chelatbildnerharze
Die Qualität der Sole ist bei der Chloralkali-Produktion von entscheidender Bedeutung. Da die herkömmliche Primärreinigung der Sole die erforderlichen Standards nicht erfüllt, ist eine Sekundärreinigung notwendig. Im Rahmen dieser Sekundärreinigung werden üblicherweise Ionenaustauscherharze eingesetzt, um Ca²⁺, Mg²⁺ und Schwermetalle zu entfernen. Diese Harze nutzen die Selektivität und die Gleichgewichtsreaktionsprinzipien von Anionen- und Kationenaustauschern, um Elektrolytionen aus dem Wasser zu entfernen. Dieser Prozess ist unerlässlich für die Herstellung von hochreinem Wasser. Nach der Reinigung der Sole mittels Ionenaustauscher kann die Sekundärsole einen Gesamtgehalt an Ca²⁺ und Mg²⁺ von unter 20 ppb aufweisen.
I. Technischer Hintergrund
Bei der Chloralkali-Herstellung beeinflusst die Solequalität nicht nur den Energieverbrauch der Natronlaugeprodukte, sondern auch die Lebensdauer der in den Elektrolysezellen verwendeten Membranen. Die Verbesserung der Solequalität stellt daher seit jeher eine zentrale technische Herausforderung dar. Ionenaustauscher-Elektrolysezellen stellen sehr hohe Anforderungen an die Solequalität. Die Optimierung der Solequalität ist entscheidend für eine stabile Produktion und höhere Wirtschaftlichkeit.
Um eine Verschlechterung der Leistung von Ionenaustauschermembranen zu verhindern, muss der Gesamtmassenanteil von Ca²⁺ und Mg²⁺ unter 20 ppb gehalten werden. Entsprechende Anforderungen gelten auch für die Massenanteile von Sr²⁺ und Ba²⁺. Herkömmliche Verfahren zur primären Soleaufbereitung können diese strengen Anforderungen nicht erfüllen, weshalb eine sekundäre Solereinigung erforderlich ist.
II. Anwendung von Chelatbildnern bei der sekundären Sole-Reinigung
Chelatbildende Harze sind vernetzte, funktionelle Polymermaterialien, die mit Metallionen Chelatkomplexe bilden können. Im Vergleich zu Ionenaustauscherharzen weisen sie stärkere Bindungskräfte und eine höhere Selektivität auf. Sie finden breite Anwendung in der Rückgewinnung und Trennung verschiedener Metallionen, der Aminosäuretrennung, der Hydrometallurgie, der Umwelttechnik und weiteren Bereichen.
Die Herstellung von Natronlauge mittels Ionenaustauschmembranen stellt höhere Anforderungen an die Reinheit der Sekundärsole. Herkömmliche Fällungsverfahren stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, schädliche Ionen in der Sole auf akzeptable Werte zu reduzieren. Die von Sunresin entwickelten Aminophosphonsäure- und Aminodiessigsäureharze können Ionen wie Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺ und Al³⁺ effektiv aus der Sole entfernen. Nach der Behandlung der Primärsole mit den Chelatbildnerharzen von Sunresin lassen sich die Ca²⁺- und Mg²⁺-Konzentrationen in der Sekundärsole deutlich unter den aktuell geforderten Grenzwert von 20 ppb senken und erfüllen somit die Anforderungen des Ionenaustauschmembranprozesses vollständig. Dies verbessert die Stromausbeute und reduziert die Schäden an den Elektrolysezellen und Ionenaustauschmembranen durch schädliche Metallionen.
III. Auswahl von Chelatbildnerharzen von Sunresin für die Chloralkaliindustrie: SEPLITE
® LSC710
Sunresins SEPLITE
®Das Chelatbildnerharz LSC710 ist ein schwach saures, makroporöses Chelatbildnerharz vom Iminodiessigsäure-Typ, das zur selektiven Entfernung von Erdalkalimetallen und Schwermetallkationen eingesetzt wird. In der Natronlauge-Industrie mit Ionenaustauschmembranen dient es der Raffination und Reinigung von Sekundärsole und bildet dabei stabile Chelate mit zweiwertigen Metallionen. Im Vergleich zu Aminophosphonsäure-Chelatbildnerharzen ist das Iminodiessigsäure-Chelatbildnerharz bei der Entfernung von Schwermetallen wie Strontium wirksamer.
Funktionsprinzip
：
Beim Ionenaustauschmembranverfahren zur Herstellung von Natronlauge sind die typischen Reaktionen zur Entfernung von Kationen aus der Sole:
Servicezyklus
：
RCH₂N(CH₂COONa)₂ + Ca²⁺ → RCH₂N(CH₂COO)₂Ca + 2Na⁺
Regeneration:
RCH₂N(CH₂COO)₂Ca + 2HCl → RCH₂N(CH₂COOH)₂ + CaCl₂
Konditionierung:
RCH₂N(CH₂COOH)₂ + 2NaOH → RCH₂N(CH₂COONa)₂ + 2H₂O
Bei diesen Reaktionen reagiert das Chelatbildnerharz RCH₂N(CH₂COOH)₂ mit zweiwertigen Metallionen wie Ca²⁺, Mg²⁺ und Sr²⁺ und bildet stabile Chelatkomplexe RCH₂N(CH₂COO)₂Ca. Dabei werden Wasserstoffionen (H⁺) oder, im Falle des Einsatzes des Harzes in Natriumform, Natriumionen (Na⁺) freigesetzt. Durch dieses Verfahren werden die Härtebildner effektiv aus der Sole entfernt und diese somit so gereinigt, dass sie die strengen Qualitätsanforderungen für die Herstellung von Natronlauge mittels Ionenaustauschmembranen erfüllt.
Selektivitätsreihenfolge
：
- Unter sauren Bedingungen: Pb2+ > Cu2+ > U4+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ > Sr2+ > Ca2+ > Na+ > Ba2+
- Unter alkalischen Bedingungen: Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Al3+ > Ba2+ ≥ Na+ > K+
SEPLITE
®LSC750 Chelatbildnerharz
SEPLITE
®Das Chelatbildnerharz LSC750 ist ein makroporöses Harz mit gleichmäßiger Korngröße, das schwach saure Aminophosphonsäure-Gruppen enthält und mit Styrol und Divinylbenzol vernetzt ist. Diese chemische Struktur begünstigt die Chelatbildung mit Metallionen. Im Vergleich zu Iminodiessigsäure-Harzen weisen Aminophosphonsäure-Chelatbildnerharze eine höhere Affinität zu zweiwertigen Kationen auf und bilden stabilere Chelate mit Kationen niedriger Atommasse und Wertigkeit. Daher ist SEPLITE
®Das Aminophosphonsäure-Chelatharz LSC750 eignet sich besser für die sekundäre Sole-Reinigung bei der Herstellung von Natronlauge mittels Ionenaustauschmembranen, während Chelatharze vom Iminodiessigsäure-Typ besser für die Entfernung von Schwermetallionen geeignet sind.
SEPLITE
®Strukturformel des Harzes LSC750
Funktionsprinzip
：
Beim Ionenaustauschmembranverfahren zur Herstellung von Natronlauge sind die typischen Reaktionen zur Entfernung harter Ionen aus der Sole:
Servicezyklus:
RCH₂NHCH₂PO₃Na₂ + Ca²⁺ → RCH₂NHCH₂PO₃Ca + 2Na⁺
Regeneration:
RCH₂NHCH₂PO₃Ca + 2HCl → RCH₂NHCH₂PO₃H₂ + CaCl₂
Konditionierung:
RCH₂NHCH₂PO₃H₂ + 2NaOH → RCH₂NHCH₂PO₃Na₂ + 2H₂O
Selektivitätsreihenfolge
：
- Unter sauren Bedingungen (pH sauer): Pb2+ > Cu2+ > U4+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ > Sr2+ > Ca2+ > Na+ > Ba2+
- Unter alkalischen Bedingungen (pH-Wert basisch): Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Al3+ > Ba2+ ≥ Na+ > K+
IV. Anwendung von Chelatbildnern mit einheitlicher Partikelgröße
Um sich an die Entwicklungen in der Natronlauge-Industrie mit Ionenaustauschermembranen anzupassen, hat Sunresin SEPLITE entwickelt.
® LSC750 (Aminomethylphosphonsäure) und SEPLITE
®LSC710 (Iminodiessigsäure)-Chelatbildnerharze. Darauf aufbauend hat Sunresin eine vollständige Reihe von Patenten für die Produktionsanlagen von Chelatbildnerharzen mit einheitlicher Partikelgröße erhalten. Sunresin hat das verbesserte SEPLITE eingeführt.
® Monojet™ LSC7100 Iminodiessigsäure und SEPLITE
® Monojet™ LSC7500 Aminomethylphosphonsäure-Chelatbildnerharze mit einheitlicher Partikelgröße.
Sunresin ist derzeit das einzige Unternehmen in China, das Chelatbildnerharze mit einheitlicher Partikelgröße herstellen kann und damit die bestehende Marktlücke in diesem Bereich schließt. Diese Fortschritte verbessern die Effizienz und verlängern die Lebensdauer von Ionenaustauschermembranen.
SEPLITE
®Monojet™ LSC7100 und SEPLITE
®Monojet™ LSC7500 Chelatbildnerharze
SEPLITE
®Monojet™ LSC7100 und SEPLITE
®Monojet™ LSC7500 sind makroporöse, chelatbildende Harze mit einheitlicher Partikelgröße, die von Sunresin entwickelt und hergestellt werden. Diese Harze besitzen ein Styrol-Grundgerüst und enthalten Iminodiessigsäure- bzw. Aminophosphonsäuregruppen. Ihre chemischen Strukturen begünstigen die Chelatbildung mit Metallionen und ermöglichen so eine selektive Adsorption.
Sowohl Iminodiessigsäure- als auch Aminophosphonsäure-Chelatbildner weisen eine hohe Affinität zu Metallkationen auf und bilden leicht stabile Chelate mit zweiwertigen Metallkationen. Folglich ist SEPLITE
®Monojet™ LSC7100 und SEPLITE
®Monojet™ LSC7500 Chelatbildnerharze mit einheitlicher Partikelgröße eignen sich für die sekundäre Sole-Reinigung im Ionenaustauschmembranverfahren zur Herstellung von Natronlauge.
Vorteile von SEPLITE
®Monojet™ LSC7100 und SEPLITE
®Monojet™ LSC7500 Chelatbildnerharze mit einheitlicher Partikelgröße
- Schnellere Austauschgeschwindigkeit und höhere Austauschkapazität: Diese Harze weisen effizientere Ionenaustauschprozesse auf und können größere Mengen an Metallionen verarbeiten.
- Bessere hydraulische Eigenschaften im Betrieb: Eine verbesserte Strömungsdynamik führt zu geringeren Systemdruckverlusten im Betrieb.
- Deutliche Verbesserung des Solebehandlungsvolumens und der Effizienz: Sie können in jedem Zyklus größere Mengen an Salzlauge effizienter verarbeiten.
- Höhere Resistenz gegenüber osmotischem Schock: Geringere Bruchraten unter vergleichbaren Betriebsbedingungen, wodurch der Bedarf an Harznachfüllung und -austausch reduziert wird.
- Längere Lebensdauer dank fortschrittlicher Granulierungstechnologie: Diese Harze werden unter Verwendung international führender Jet-Granulationstechnologie hergestellt und bieten eine verbesserte Haltbarkeit.
- Hervorragende Gleichmäßigkeit und größeres effektives Hohlraumvolumen: Die einheitliche Partikelgröße der Harze sorgt für eine höhere effektive Porosität und verbessert so die Gesamtleistung.
V. Anwendungsfälle
Die Chelatbildnerharze von Sunresin für die Natronlaugeherstellung mittels Ionenaustauschmembranen wurden in verschiedenen Soleaufbereitungsverfahren mit raffiniertem Salz, Mineralsalz, Sole, Meersalz und Salzgemischen eingesetzt. Diese Harze eignen sich zur Soleveredelung nach der Primärreinigung mit verschiedenen Membrantypen wie Kaimem, Gomem, Pflanzmembranen und Keramikmembranen. Die resultierenden Solekennwerte sind stabil und die sekundären Solekennwerte sind denen vergleichbarer Chelatbildnerharze aus dem In- und Ausland überlegen.
Die Chelatbildnerharze von Sunresin sind Marktführer im Bereich der Natronlauge-Ionenaustauschmembranen. Sie werden erfolgreich in über 120 Unternehmen der Ionenaustauschmembranindustrie im In- und Ausland eingesetzt. Sunresin verwendet sie in Komplettanlagen für Elektrolysezellen von Anbietern wie Xu Hua Cheng, Chlor Engineering, Wood und North Chemical Machinery und erfüllt damit alle Anforderungen verschiedener Soleaufbereitungsanlagen. Dies hat die Kosten für die Kunden deutlich gesenkt und ihnen hohe Anerkennung eingebracht.
In der Chloralkali-Industrie ist die Solequalität entscheidend für die Effizienz und Langlebigkeit der Produktionsprozesse. Chelatbildende Harze, wie sie beispielsweise von Sunresin entwickelt wurden, ermöglichen eine überlegene Entfernung schädlicher Ionen wie Ca²⁺ und Mg²⁺ und gewährleisten so, dass die Sole die strengen Anforderungen für eine optimale Leistung der Ionenaustauschmembranen erfüllt. Fortschritte wie SEPLITE
® LSC710, SEPLITE
® LSC750, SEPLITE
®Monojet™ LSC7100 und SEPLITE
®Mit den Monojet™ LSC7500-Harzen hat Sunresin einen neuen Standard in der Soleaufbereitung gesetzt und die betriebliche Effizienz deutlich verbessert sowie die Kosten für Chloralkali-Produzenten gesenkt.
Sie möchten die Qualität und Effizienz Ihrer Chloralkali-Produktion steigern? Entdecken Sie noch heute die fortschrittlichen Eigenschaften der Chelatbildnerharze von Sunresin. Kontaktieren Sie unser Team, um mehr darüber zu erfahren, wie unsere innovativen Lösungen Ihre spezifischen Anforderungen erfüllen und Ihr Unternehmen voranbringen können. Erleben Sie jetzt eine beispiellose Sole-Reinigung und heben Sie Ihre Produktion auf die nächste Stufe.
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