CN105435865A - 再生弱酸性阳离子交换树脂的方法及有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了再生弱酸性阳离子交换树脂的方法及有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途。该方法包括：使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触，以便获得再生弱酸性阳离子交换树脂。通过采用有机弱酸作为弱酸性阳离子交换树脂的再生剂，在能够快速有效的使得弱酸性阳离子交换树脂再生的同时，相较于现有技术中的盐酸、硫酸等强酸，安全性大大提高，再生过程在常温常压下即可进行，无其他特殊的条件性质，在家里即可以随时操作。

Description

再生弱酸性阳离子交换树脂的方法及有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体地，涉及再生弱酸性阳离子交换树脂的方法及有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途。

背景技术

弱酸性阳离子交换树脂在去除水中碱度的同时也会去除水中部分的钙镁硬度，软化进水水质，众所周知，软化水对保护皮肤和美容有着非常好的效果，软化水清洗皮肤，无刺激性，溶解度增大，对皮肤和头发有很好的润滑保护作用。

弱酸性阳离子交换树脂的寿命一般较短，目前，市场上的树脂滤芯多是抛弃式的，然而离子交换树脂的可反复再生利用是它的一个重要的特性，抛弃式树脂滤芯的做法是一种资源浪费，并造成环境的固体废弃物污染。弱酸性阳离子交换树脂多采用强酸如盐酸或硫酸进行再生，操作比较危险，再生成本较高，且一般在工业上应用。日常生活中让普通的消费者使用的弱酸性阳离子交换树脂，则上述再生方式会是一种阻碍。

因而，目前树脂再生工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种安全有效、操作简单方便的再生弱酸性阳离子交换树脂的方法。

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

人体的皮肤表层有一层弱酸性的保护膜，水中的硬度和碱度会破坏皮肤的弱酸性环境，给皮肤造成负担；清洗皮肤时最好是既能去除表面污垢，又不破坏皮肤的弱酸性保护膜，否则会造成皮肤粗糙，水碱多的硬水对身体脸部娇嫩肌肤损害是很明显的；如果能去除水中部分硬度，并把水中碱度转化为弱酸性，能够有效保护皮肤，使脸部皮肤更润滑保湿。通常，可以使用弱酸性阳离子交换树脂处理水中碱度和硬度，并制备出弱酸性的软化水质，但是弱酸性阳离子交换树脂的使用寿命较短，1L的树脂仅能处理1.5T的高硬度水(总硬度450mg/L，总碱度200mg/L)，直接抛弃对环境不利，而现有的弱酸性阳离子交换树脂的再生剂为强酸，使用起来很不安全。针对上述问题，本发明的发明人经过大量探索和实验，发现柠檬酸、苹果酸、醋酸、水杨酸等有机弱酸可以有效的实现再生弱酸性阳离子交换树脂的效果，再生过程在常温常压下即可进行，无其他特殊的条件性质，操作简单方便，在家里可以随时操作，或者机械自动控制(编辑程序)进行，且安全性高，成本低。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提供了一种再生弱酸性阳离子交换树脂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触，以便获得再生弱酸性阳离子交换树脂。利用根据本发明实施例的该方法，能够快速有效地再生弱酸性阳离子交换树脂，且操作简单、方便，不需要特殊操作技巧和苛刻的反应条件，且成本较低，再生效果较好，另外，相对于现有技术中采用盐酸、硫酸等强酸作为再生剂，本发明的方法采用有机弱酸大大提高了安全性，日常生活中可以随时使用，扩展了应用范围。

根据本发明的实施例，使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触通过以下至少之一进行：反向冲洗；静止浸泡；正向冲洗。根据发明的一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、静止浸泡、反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、正向冲洗、静止浸泡和反向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行静止浸泡、反向冲洗、正向冲洗和静止浸泡。根据发明的另一个具体示例，可以将所述弱酸性阳离子交换树脂进行静止浸泡。

根据本发明的实施例，静止浸泡步骤中，进一步包括：鼓气或搅动弱酸性阳离子交换树脂的步骤。

根据本发明的实施例，正向冲洗和反向冲洗步骤中，有机弱酸的流速各自独立地为1～4L/分钟。

根据本发明的实施例，反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗的时间各自独立地不低于10分钟。

根据本发明的实施例，有机弱酸为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。

根据本发明的实施例，有机弱酸以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。

在本发明的另一方面，本发明提供了有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途。发明人发现，通过采用有机弱酸作为弱酸性阳离子交换树脂的再生剂，在能够快速有效的使得弱酸性阳离子交换树脂再生的同时，相较于现有技术中的盐酸、硫酸等强酸，安全性大大提高，再生过程在常温常压下即可进行，无其他特殊的条件限制，在家里可以随时操作。

根据本发明的实施例，有机弱酸为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。

根据本发明的实施例，有机弱酸以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一方面，本发明提供了一种再生弱酸性阳离子交换树脂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触，以便获得再生弱酸性阳离子交换树脂。利用根据本发明实施例的该方法，能够快速有效地再生弱酸性阳离子交换树脂，且操作简单、方便，不需要特殊操作技巧和苛刻的反应条件，且成本较低，再生效果较好，另外，相对于现有技术中采用盐酸、硫酸等强酸作为再生剂，本发明的方法采用有机弱酸大大提高了安全性，日常生活中可以随时使用，扩展了应用范围。

根据本发明的实施例，使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触通过以下至少之一进行：反向冲洗；静止浸泡；正向冲洗。当该再生弱酸性阳离子交换树脂的方法包括反向冲洗、静止浸泡、正向冲洗中的两种以上时，各步骤的前后顺序和处理次数不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。例如包括但不限于，根据发明的一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、静止浸泡、反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行反向冲洗、正向冲洗、静止浸泡和反向冲洗。根据发明的另一个具体示例，可以将弱酸性阳离子交换树脂依次进行静止浸泡、反向冲洗、正向冲洗和静止浸泡。根据发明的另一个具体示例，可以将所述弱酸性阳离子交换树脂进行静止浸泡。

根据本发明的实施例，反向冲洗可以按照以下步骤进行：向装有弱酸性阳离子交换树脂的离子交换柱底部通入有机弱酸，对弱酸性阳离子交换树脂进行反向冲洗。这种冲洗方式能够把树脂颗粒冲散，让再生液和树脂颗粒充分接触，明显提高再生效果。

根据本发明的实施例，为了获得更好的再生效果，反向冲洗步骤中，有机弱酸的流速不宜过快，在本发明的一些实施例中，有机弱酸的流速可以为1～4L/分钟。由此，能够保证获得较好的再生效果，同时有机弱酸的利用率较高，不会浪费，经济性好。

根据本发明的实施例，反向冲洗的时间不受特别限制，本领域技术人员可以根据再生率而进行调整。在本发明的一些实施例中，反向冲洗的时间不低于10分钟。在一些实施例中，可以为10～30分钟，在另一些实施例中，可以为30分钟以上。由此，能够获得理想的再生效果。

根据本发明的实施例，静止浸泡可以按照以下步骤进行：向离子交换柱中通入有机弱酸，至有机弱酸完全浸没弱酸性阳离子交换树脂，对弱酸性阳离子交换树脂进行静止浸泡。由此，能够使得弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸充分接触，有利于提高再生效果。

根据本发明的实施例，静止浸泡步骤中，可以进一步包括：向离子交换柱中鼓气或搅动弱酸性阳离子交换树脂的步骤。由此，能够有效加快再生速度。

根据本发明的实施例，静止浸泡的时间不受特别限制，本领域技术人员可以根据再生率而进行调整。在本发明的一些实施例中，静止浸泡的时间不低于10分钟。在一些实施例中，可以为10～30分钟，在另一些实施例中，可以为30分钟以上。由此，能够获得理想的再生效果。

根据本发明的实施例，正向冲洗可以按照以下步骤进行：由上至下向离子交换柱中通入有机弱酸，对弱酸性阳离子交换树脂进行正向冲洗。由此，能够进行再生的同时，还可以把弱酸性阳离子交换树脂压实，便于弱酸性阳离子交换树脂重新开始工作。

根据本发明的实施例，为了获得更好的再生效果，正向冲洗步骤中，有机弱酸的流速不宜过快，在本发明的一些实施例中，有机弱酸的流速可以为1～4L/分钟。由此，能够保证获得较好的再生效果，同时有机弱酸的利用率较高，不会浪费，经济性好。

根据本发明的实施例，正向冲洗的时间不受特别限制，本领域技术人员可以根据再生率而进行调整。在本发明的一些实施例中，反向冲洗的时间不低于10分钟。在一些实施例中，可以为10～20分钟，在另一些实施例中，可以为20分钟以上。由此，能够获得理想的再生效果。

根据本发明的实施例，有机弱酸可以为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。由此，再生效果好，且原料来源广泛，价格低廉，且柠檬酸等均可以用于食品或化妆品，能够加快角质更新，有助于皮肤的黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。在再生过程中，可以不用浪费更多的冲洗液，残留的再生剂也不伤害皮肤，反而剩余的柠檬酸等有机弱酸能够改善皮肤状况。

根据本发明的实施例，有机弱酸可以以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。由此，再生效果较好，且不会造成再生剂的浪费。如果有机弱酸水溶液的浓度过低，则再生效果不明显，如果有机弱酸水溶液的浓度过高则成本较高，造成再生剂的浪费。如果有机弱酸水溶液的浓度在上述范围内，既可以保证理想的再生效果，也不会造成浪费。

根据本发明实施例的再生弱酸性阳离子交换树脂的方法比较简单，在普通的家庭就可以操作，自下而上的进水(反向冲洗)可能会需要一个小功率的泵，如果采用自上而下的再生方式则不需要泵的协助，再生率大约在60％-70％。如果使用电磁阀，还可以实现弱酸性阳离子交换树脂的自动再生，更加方便快捷。此外，再生方案中使用的再生剂是食品级的柠檬酸或其他食用酸，不仅不会对皮肤带来伤害，还能改善肤质。另外，弱酸性阳离子交换树脂使用食品级的安全柠檬酸等有机弱酸作为再生剂，采用动静态结合的方式对弱酸性阳离子交换树脂进行再生，实现了弱酸性阳离子交换树脂的重复利用，对环境资源是一种保护，也节省了更换成本以及解决了弱酸性阳离子交换树脂必须使用强酸再生的安全问题。

在本发明的另一个方面，本发明提供了有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途。发明人发现，通过采用有机弱酸作为弱酸性阳离子交换树脂的再生剂，在能够快速有效的使得弱酸性阳离子交换树脂再生的同时，相较于现有技术的盐酸、硫酸等强酸，安全性大大提高，再生过程在常温常压下即可进行，无其他特殊的条件性质，在家里可以随时操作。

根据本发明的实施例，有机弱酸可以为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。由此，再生效果好，且原料来源广泛，价格低廉，且柠檬酸等均可以用于食品或化妆品，能够加快角质更新，有助于皮肤的黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。在再生过程中，可以不用浪费更多的冲洗液，残留的再生剂也不伤害皮肤，反而剩余的柠檬酸等有机弱酸能够改善皮肤状况。

根据本发明的实施例，有机弱酸可以以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。由此，再生效果较好，且不会造成再生剂的浪费。如果有机弱酸水溶液的浓度过低，则再生效果不明显，如果有机弱酸水溶液的浓度过高则成本较高，则造成再生剂的浪费。如果有机弱酸水溶液的在上述范围内，既可以保证理想的再生效果，也不会造成浪费。

下面详细描述本发明的实施例。

实施例1

首先，配制质量浓度为6％-15％的柠檬酸再生溶液，然后按照以下步骤再生弱酸性阳离子交换树脂：

向装有弱酸性阳离子交换树脂的柱体底部通入上述配制的柠檬酸再生溶液(流速1～4L/min)，自下而上反向冲洗，冲洗时间10-30分钟；然后，正向或逆向柱体内注入柠檬酸再生溶液，完全浸没弱酸性阳离子交换树脂时停止注液。浸泡弱酸性阳离子交换树脂，让饱和树脂充分和柠檬酸溶液的氢离子进行交换，根据需要，可以同时向树脂浸泡液中鼓气或搅动，以加快交换速度，静止浸泡时间10-30分钟；打开下置开关，放走再生溶液，至上而下向装有树脂的滤芯通入柠檬酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过弱酸性阳离子交换树脂进行缓流动态再生，时间为10-20分钟；即得再生弱酸性阳离子交换树脂。再生完成后，可以先通自来水或净化水2-3min，冲走浓度较高的再生溶液，得到的再生弱酸性阳离子交换树脂就可以正常使用。

经检测，弱酸性阳离子交换树脂的再生率为65％。

实施例2

首先，配制质量浓度为6％-15％的苹果酸再生溶液，然后按照以下步骤再生弱酸性阳离子交换树脂：

向装有弱酸性阳离子的交换树脂的柱体底部通入上述配制的苹果酸再生溶液(流速1～4L/min)，自下而上反向冲洗，冲洗时间10分钟左右；接着，正向或逆向向柱体内注入苹果酸再生溶液，完全浸没树脂时停止注液。浸泡树脂，让饱和树脂充分和苹果酸再生溶液的氢离子进行交换，根据需要可以同时向树脂浸泡液中鼓气或搅动，以加快交换速度，静止浸泡时间15分钟左右；然后，打开下置开关，放走再生溶液，至下而上向装有树脂的柱体通入苹果酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过树脂进行动态再生。缓流动态再生的时间为10分钟左右；接着再次向柱体内注入苹果酸再生溶液，至完全浸没树脂时停止注液。浸泡树脂，让饱和树脂充分和苹果酸再生溶液的氢离子进行交换，再次静止浸泡时间15分钟左右；然后，打开下置开关，放走再生溶液，至上而下向装有树脂的柱体中通入苹果酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过树脂进行动态再生，缓流动态再生的时间为10分钟左右，即得再生弱酸性阳离子交换树脂。再生完成后，可以先通自来水或净化水2-3min，冲走浓度较高的再生溶液，得到的再生弱酸性阳离子交换树脂就可以正常使用。

经检测，弱酸性阳离子交换树脂的再生率为70％。

实施例3

首先，配制质量浓度为6％-15％的水杨酸再生溶液，然后按照以下步骤再生弱酸性阳离子交换树脂：

向装有弱酸性阳离子的交换树脂的柱体底部通入上述配制的水杨酸再生溶液，自下而上反向冲洗，冲洗时间10-30分钟；接着改变冲洗方向，自上而下向树脂柱体通入水杨酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过树脂进行动态再生，缓流动态再生的时间为10-20分钟；然后正向或逆向向树脂柱体内注入水杨酸再生溶液，至完全浸没树脂时停止注液。浸泡树脂，让饱和树脂充分和水杨酸再生溶液的氢离子进行交换，可以根据需要向树脂浸泡液中鼓气或搅动，以加快交换速度，静止浸泡时间10-30分钟；接下来，打开下置开关，放走再生溶液，至下而上向装有树脂的柱体内通入水杨酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过树脂进行动态再生，缓流动态再生的时间为10-20分钟，即得再生弱酸性阳离子交换树脂。再生完成后，可以先通自来水或净化水2-3min，冲走浓度较高的再生溶液，得到的再生弱酸性阳离子交换树脂就可以正常使用。

经检测，弱酸性阳离子交换树脂的再生率为68％。

实施例4

首先，配制质量浓度为6％-15％的醋酸再生溶液，然后按照以下步骤再生弱酸性阳离子交换树脂：

正向或逆向向装有弱酸性阳离子交换树脂的柱体内注入上述配制的醋酸再生溶液，至完全浸没树脂时停止注液。浸泡树脂，让饱和树脂充分和醋酸再生溶液的氢离子进行交换，可以根据需要向树脂浸泡液中鼓气或搅动，以加快交换速度，静止浸泡时间10-30分钟；然后向装有弱酸性阳离子交换树脂的柱体底部通入醋酸再生溶液，自下而上反向冲洗，冲洗时间10-20分钟，然后，打开下置开关，放走再生溶液，至上而下向装有树脂的柱体中通入醋酸再生溶液，以较慢的流速(1～4L/min)经过树脂进行动态再生，缓流动态再生的时间为10-20分钟左右，接着再向柱体内注入醋酸再生溶液，至完全浸没树脂，再次浸泡静态再生10-30分钟，即得再生弱酸性阳离子交换树脂。再生完成后，可以先通自来水或净化水2-3min，冲走浓度较高的再生溶液，得到的再生弱酸性阳离子交换树脂就可以正常使用。

经检测，弱酸性阳离子交换树脂的再生率为70％。

实施例5

首先，配制质量浓度为6％-15％的柠檬酸再生溶液，然后按照以下步骤再生弱酸性阳离子交换树脂：

正向或逆向柱体内注入上述配制的柠檬酸再生溶液，至完全浸没弱酸性阳离子交换树脂时停止注液。浸泡弱酸性阳离子交换树脂，让饱和树脂充分和柠檬酸溶液的氢离子进行交换，根据需要，可以同时向树脂浸泡液中鼓气或搅动，以加快交换速度，静止浸泡时间30分钟以上，即得再生弱酸性阳离子交换树脂。再生完成后，可以先通自来水或净化水2-3min，冲走浓度较高的再生溶液，得到的再生弱酸性阳离子交换树脂就可以正常使用。

经检测，弱酸性阳离子交换树脂的再生率为65％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种再生弱酸性阳离子交换树脂的方法，其特征在于，包括：使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触，以便获得再生弱酸性阳离子交换树脂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使弱酸性阳离子交换树脂与有机弱酸接触通过以下至少之一进行：

反向冲洗；

静止浸泡；

正向冲洗。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述静止浸泡步骤中，进一步包括：

鼓气或搅动所述弱酸性阳离子交换树脂的步骤。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正向冲洗和反向冲洗步骤中，所述有机弱酸的流速各自独立地为1～4L/分钟。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗的时间各自独立地不低于10分钟。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机弱酸为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有机弱酸以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下之一：

将所述弱酸性阳离子交换树脂依次进行所述反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗；

将所述弱酸性阳离子交换树脂依次进行所述反向冲洗、静止浸泡、反向冲洗、静止浸泡和正向冲洗；

将所述弱酸性阳离子交换树脂依次进行所述反向冲洗、正向冲洗、静止浸泡和反向冲洗；

将所述弱酸性阳离子交换树脂依次进行所述静止浸泡、反向冲洗、正向冲洗和静止浸泡；

将所述弱酸性阳离子交换树脂进行所述静止浸泡。

9.有机弱酸在再生弱酸性阳离子交换树脂中的用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述有机弱酸为选自柠檬酸、苹果酸、水杨酸和醋酸中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的用途，其特征在于，所述有机弱酸以质量浓度为6％～15％的有机弱酸水溶液的形式提供。