990 resultados para Weakly acidic cation exchange resin
Resumo:
Ion exchange resins are used for many purposes in various areas of science and commerce. One example is the use of cation exchange resins in the nuclear industry for the clean up of radioactively contaminated water (for example the removal of 137Cs). However, during removal of radionuclides, the resin itself becomes radioactively contaminated, and must be treated as Intermediate Level Waste. This radioactive contamination of the resin creates a disposal problem. Conventionally, there are two main avenues of disposal for industrial wastes, landfill burial or incineration. However, these are regarded as inappropriate for the disposal of the cation exchange resin involved in this project. Thus, a method involving the use of Fenton's Reagent (Hydrogen Peroxide/soluble Iron catalyst) to destroy the resin by wet oxidation has been developed. This process converts 95% of the solid resin to gaseous CO2, thus greatly reducing the volume of radioactive waste that has to be disposed of. However, hydrogen peroxide is an expensive reagent, and is a major component of the cost of any potential plant for the destruction of ion exchange resin. The aim of my project has been to discover a way of improving the efficiency of the destruction of the resin thus reducing the cost involved in the use of hydrogen peroxide. The work on this problem has been concentrated in two main areas:-1) Use of analytical techniques such as NMR and IR to follow the process of the hydrogen peroxide destruction of both resin beads and model systems such as water soluble calixarenes. 2) Use of various physical and chemical techniques in an attempt to improve the overall efficiency of hydrogen peroxide utilization. Examples of these techniques include UV irradiation, both with and without a photocatalyst, oxygen carrying molecules and various stirring regimes.
Resumo:
A facile spin cast route was developed to convert perpendicularly aligned nanorod assemblies of cadmium chalcogenides into their silver and copper analogues. The assemblies are rapidly cation exchanged without affecting either the individual rod dimensions or collective superlattice order extending over several multilayers.
Resumo:
The capacity of dry protonated calcium alginate beads to sorb metals from an industrial effluent was studied and compared with a commercial ion-exchange resin (Lewatit TP 207). Both sorbents decreased zinc, nickel, iron and calcium concentrations in the effluent, and released sodium during treatment. Alginate beads removed lower amounts of heavy metals than the resin, but exhibited faster uptake kinetics. Zinc desorption from the sorbents was achieved in 30 minutes using 0.1 M HCl or 0.1 M H(2)SO(4). Desorption ratios with these acids varied between 90 and 100% for alginate, and 98 to 100% for the ion-exchange resin. Reusability tests with HCl showed that alginate beads can stand acid desorption and recover binding capacity. Overall, the comparison of dry protonated alginate beads with the resin supports the potential of the biosorbent for the treatment of industrial effluents.
Resumo:
Accurate determination of the rhizotoxicity of Cu in dilute nutrient solutions is hindered by the difficulty of maintaining constant, pre-determined concentrations of Cu (micromolar) in solution. The critical Cu2+ activity associated with a reduction in the growth of solution-grown cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp. cv Caloona) was determined in a system in which Cu was maintained constant through the use of a cation exchange resin. The growth of roots and shoots was found to be reduced at solution Cu2+ activities ≥ 1.7 µM (corresponding to 90 % maximum growth). Although root growth was most likely reduced due to a direct Cu2+ toxicity, it is considered that the shoot growth reduction is attributable to a decrease in tissue concentrations of K, Ca, Mg, and Fe and the formation of interveinal chlorosis. At high Cu2+ activities, roots were brown in color, short and thick, had bent root tips with cracking of the epidermis and outer cortex, and had local swellings behind the roots tips due to a reduction in cell elongation. Root hair growth was reduced at concentrations lower than that which caused a significant reduction in overall root fresh weight.
Resumo:
The binuclear complex [NBu4n](4)[Cr-2(ox)(5)]. 2CHCl(3) has been prepared by an ion-exchange procedure employing Dowex 50WX2 cation-exchange resin in the n-butylammonium form and potassium tris(oxalato)chromate(III). The dimeric complex was characterised by a crystal structure determination: monoclinic, space group C2/c, a = 29.241(7), b = 15.192(2), c = 22.026(5) Angstrom, beta = 94.07(1)degrees, Z = 4. The magnetic susceptibility (300-4.2 K) indicated that the chromium(III) sites were antiferromagnetically coupled (J = -3.1 cm(-1)).
Resumo:
A combined procedure for separating Lu, Hf, Sm, Nd, and rare earth elements (REEs) from a single sample digest is presented. The procedure consists of the following five steps: (1) sample dissolution via sodium peroxide sintering; (2) separation of the high field strength elements from the REEs and other matrix elements by a HF-free anion-exchange column procedure; (3) purification of Hf on a cation-exchange resin; (4) separation of REEs from other matrix elements by cation exchange; (5) Lu, Sm, and Nd separation from the other REEs by reversed-phase ion chromatography. Analytical reproducibilities of Sm-Nd and Lu-Hf isotope systematics are demonstrated for standard solutions and international rock reference materials. Results show overall good reproducibilities for Sm-Nd systematics independent of the rock type analyzed. For the Lu-Hf systematics, the reproducibility of the parent/daughter ratio is much better for JB-1 (basalt) than for two analyzed felsic crustal rocks (DR-N and an Archaean granitoid). It is demonstrated that this poorer reproducibility of the Lu/Hf ratio is truly caused by sample heterogeneity; thus, results are geologically reasonable.
Resumo:
Phosphate release kinetics from manures are of global interest because sustainable plant nutrition with phosphate will be a major concern in the future. Although information on the bioavailability and chemical composition of P present in manure used as fertilizer are important to understand its dynamics in the soil, such studies are still scarce. Therefore, P extraction was evaluated in this study by sequential chemical fractionation, desorption with anion-cation exchange resin and 31P nuclear magnetic resonance (31P-NMR) spectroscopy to assess the P forms in three different dry manure types (i.e. poultry, cattle and swine manure). All three methods showed that the P forms in poultry, cattle and swine dry manures are mostly inorganic and highly bioavailable. The estimated P pools showed that organic and recalcitrant P forms were negligible and highly dependent on the Ca:P ratio in manures. The results obtained here showed that the extraction of P with these three different methods allows a better understanding and complete characterization of the P pools present in the manures.
Resumo:
Tämän diplomityön oleellisempana tavoitteena oli tutkia ioninvaihtohartsien pitkäaikaista toiminnallista lämpötilakestävyyttä kirjallisuustutkimuksin ja kuormituskokein. Lisaksi työssä optimoitiin taloudellisesti ja teknisesti paras kytkentävaihtoehto soodakattilan lauhteenpuhdistuslaitokselle. Tässä diplomityössä selvitettiin myös soodakattilan ulospuhallusveden sisältämien veden jälkiannostelukemikaalien ja epäpuhtauksien vaikutusta ioninvaihtohartsien vanhenemiseen.; Ioninvaihtohartsien lämpötilakestävyyteen liittyvät koeajot suoritettiin Stora Enso Laminating Papers Oy Kotkan tehtaalla. Koeajoja varten oli erikseen suunniteltu koeajolaitteisto, jossa lauhdenäytettä puhdistettiin patruunasuotimella ja sekavaihtimella. Sekavaihtimessa käytettiin vahvoja anioni- ja kationihartseja. Koeajoja oli yhteensä neljäkappaletta ja niissä tutkittiin hartsien lämpötilakestävyyttä ja anionihartsin silikaatti-vuodon riippuvuutta lämpötilasta. Lämpötilakestävyyskoeajoissa käytetyt hartsit lähetettiin Rohm and Haasille analysoitavaksi. Lopulta koeajojen tuloksia verrattiin kirjallisuudessa esitettyihin aikaisempiin tutkimuksiin. Lauhteenpuhdistuslaitoksen kytkentävaihtoehtojen optimoinnissa käytettiin apuna Kotkan ja UPM-Kymmene Oyj Pietarsaaren tehtaiden kokemuksia. Kytkentävaihtoehtojen energiataseet laskettiin kuudelle eri laitokselle, joiden syöttöveden virtaukset olivat 37 -180 kg/s. Lisaksi selvitettiin kytkentävaihtoehtojen investointikustannukset ja kertakäyttöhartsien vuotuiset kustannukset laitokselle, jossa syöttöveden virtaus oli 67 kg/s. Ulospuhalluksen talteenottojärjestelmän energiataseet laskettiin kuudelle eri laitokselle, joiden syöttöveden virtaukset olivat 37 - 180 kg/s. Laskelmien lähtökohtana käytettiin kunkin soodakattilan ulospuhallusveden määriä, jotka selvitettiin tehdasvierailujen yhteydessä. Ulospuhallusveden epäpuhtauksien ja jälkiannostelukemikaalien pitoisuudet arvioitiin kattilaveden perusteella. Aikaisempien kokemusten perusteella arvioitiin, että ulospuhallusvesi johdettaisiin lisäveden valmistukseen ennen suolanpoistosarjoja. loninvaihtohartsien kuormituskokeiden ja kirjallisuustutkimusten perusteella oli selkeästi nähtävissä, että etenkin anionihartsin kapasiteetti heikkeni nopeasti lämpötilan ollessa yli 60 °C. Kationihartsin suolanpoistolle kriittinen lämpötilaraja on 100 °C.Lisäksi yli 60 °C:ssa anionihartsi ei pysty poistamaan silikaattia lauhteesta. Seuraavaksi on esitelty lauhteenpuhdistuslaitoksen optimikytkentävaihtoehdot sekä vanhoille että uusille laitoksille. Vanhalle laitokselle, jossa lauhteet on puhdistettu aikaisemmin mekaanisella suotimella ja lisäveden puhdistuksessa on käytetty sekavaihdinta, paras kytkentävaihto on erilliset sekavaihtimet lauhteelle ja lisävedelle. Uudelle ja vanhalle laitokselle, jossa lauhteet on puhdistettu aikaisemmin mekaanisella suotimella ja lisäveden puhdistuksessa ei ole käytetty sekavaihdinta, paras kytkentävaihto on yhteiset sekavaihtimet lauhteelle ja lisävedelle. Lauhteen puhdistuksessa käytetyt sekavaihtimen toimintalämpötila on 45 °C molemmissa kytkentävaihtoehdoissa. Kertakäyttöhartsien käyttö osoittautui suuressa mittakaavassa kannattamattomaksi. Tämä asia tarvinnee kuitenkin jatkotutkimuksia. Ulospuhallusveden talteenotolla saadaan energiasäästöä 6-53 k¤/a riippuenlaitoksesta. Etenkin soodakattilalaitoksissa, joissa soodakattila ja vedenkäsittelylaitos sijaitsevat lähellä toisiaan, kannattaa ulospuhallusvesi johtaa lisäveden valmistukseen. Jos edellä mainittujen laitosten etäisyydet kasvavat, saattavat ulospuhallusjärjestelmän investointi-kustannukset nousta kohtuuttoman suureksi. Tämä työ osoitti myös, että ulospuhallusveden epäpuhtauksilla ei ole merkittävää vaikutusta kemiallisesti puhdistetun veden laatuun ennen suolanpoistolaitosta ja ioninvaihtohartsien vanhenemiseen.
Resumo:
Alikriittisellä vedellä tarkoitetaan paineistettua vettä, joka on kriittisen lämpötilansa (374 °C) alapuolella nestemäisessä tilassa. Veden tiheys pienenee lämpötilan kasvaessa Veden liuotinominaisuuksia voidaan säädellä lämpötilan avulla. Veden pintajännitys, viskositeetti, tiheys ja polaarisuus pienenevät lämpötilan kasvaessa, ja alikriittisen veden aineominaisuudet muuttuvat lähemmäksi orgaanista liuotinta. Alikriittisen veden dielektrisyysvakion aleneminen johtuu pääasiassa lämpötilan vaikutuksesta ja vain vähän paineen vaikutuksesta. Alikriittistä vettä on käytetty liuottimena uutossa, mutta nyt myös alikriittinen kromatografia on kehittymässä oleva erotusmenetelmä. Työn kokeellisessa osassa kehitettiin kromatografinen laitteisto alikriittiselle vedelle, jolla tutkittiin sokerialkoholien ja sokerien kromatografista erotusta alikriittisen veden avulla. Lisäksi tutkittiin sokerialkoholien, sokereiden ja stationäärifaasien termistä kestävyyttä. Tutkittavina komponentteina olivat sorbitoli, mannitoli, ksylitoli, arabinoosi, mannoosi, ksyloosi, maltoosi ja ramnoosi. Stationäärifaaseina käytettiin makrohuokoista funktionalisoimatonta polystyreenidivinyylibentseenikopolymeeriä, sekä vahvoja ja heikkoja divinyylibentseenillä ristisilloitettuja kationinvaihtohartseja, jotka olivat joko Na+- tai Ca2+-ionimuodoissa. Veden lämpötilan nostaminen vaikuttaa sekä kromatografisen stationäärifaasin tilavuusmuutoksiin että näytekomponenttien ominaisuuksiin. Vahvoilla kationinvaihtimilla havaittiin termisten tilavuusmuutosten riippuvan ionimuodosta: Na+-muotoiset hartsit turpoavat ja Ca2+-muotoiset kutistuvat lämpötilan noustessa. Heikot kationinvaihtimet kutistuvat molemmissa ionimuodoissa, mutta Ca2+-muoto kutistuu Na+-muotoa voimakkaammin. Näytekomponenteista sokerialkoholien havaittiin kestävän paremmin korkeita lämpötiloja kuin sokerien. Sokerialkoholeista kestävimmäksi havaittiin ksylitoli ja sokereista ramnoosi. Tutkittavien komponenttien piikkien havaittiin kapenevan, häntimisen vähenevän, ja piikkien eluoituvan aikaisemmin riippuen käytettävästä stationäärifaasista. Ca2+-muotoisen vahvan kationinvaihtimen kompleksinmuodostuskyky heikkeni lämpötilan kasvaessa. Näytekomponenttien erotus ei kuitenkaan parantunut lämpötilan noustessa tutkituilla stationäärifaaseilla.
Resumo:
Bioetanolin tuotanto kiinnostaa monissa maissa johtuen kansainvälisissä sopimuksissa määritellyistä ilmastotavoitteista. Työssä tutkittiin laboratorio-oloissa ioninvaihtohartsien ominaisuuksien ja erotuksen olosuhteiden vaikutusta rikkihapon ja glukoosin kromatografiseen erotukseen. Tehokkaimmaksi hartsiksi osoittautui polysulfonoitu mesohuokoinen vahva kationinvaihtohartsi Finex CS100C. CS100C:lla voitiin erottaa rikkihappoa ja glukoosia tehokkaimmin korkeissa 25 p-% ja 36 p-% glukoosi- ja rikkihappo-pitoisuuksissa. Lisäksi sillä havaittiin suurin tuotto simuloidussa liikkuvassa pedissä. Yhdessä kolonnissa suoritetuissa erotuskokeissa tutkittiin hartsien erotuskykyä rikkihapolle ja glukoosille sekä virtausnopeuden vaikutusta erotukseen lämpötilassa 22 °C. Saatujen tulosten pohjalta valittiin CS11GC, CS16GC ja CS100C tarkempaan isotermin määritykseen ja simulointiin hyvän erotuskyvyn sekä keskinäisten erojen takia. Adsorptioisotermit määritettiin kolonnikokein sekä 22 °C:n että 50 °C:n lämpötilassa. Isotermeistä havaittiin, että tasapaino kiinto- ja liuosfaasien välille saavutetaan rikkihapolla alhaisella 1 cm3/min virtausnopeudella varmemmin kuin suuremmalla 2,5 cm3/min virtausnopeudella. 50 °C:n lämpötilassa hapon ja glukoosin isotermit olivat jyrkempiä kuin 22 °C:n lämpötilassa. Määritettyihin hapon ja sokerin isotermeihin sovitettiin mallit, joiden parametreja käytettiin yksittäisen kolonnin simulointiin. Simuloinnissa oli estimoitavia parametreja yhdellä kolonnilla aineensiirtokertoimet sekä läpäisykäyristä määritetyt isotermiparametrit glukoosille sekä rikkihapolle ja SMB–erotuksessa vyöhykkeiden 2 ja 3 suhteelliset virtausnopeudet. Siirryttäessä lämpötilojen 22 °C ja 50 °C välillä hartsien parametrit muuttuivat sokerille täysin ja hapolle vain aineensiirtokertoimen osalta. CS100C oli tehokkain SMB–erotuksessa korkeimmalla 0,11 cm3/min tuottavuudella 95 %:n saannon saavuttamiseksi 95 % tuotepuhtaudella raffinaatissa ja ekstraktissa.
Resumo:
This paper presents an automatic procedure employing a reagent in the form of a slurry in a flow-injection system. The feasibility of the proposal is demonstrated by sulphate determination in water using the Barium Chloranilate method, which is based on the precipitation of barium sulphate. The release of a stoichiometric amount of highly colored chloranilic ions is monitored at 528 nm. The reaction is carried out in alcoholic medium in order to reduce the solubility of the reagent. A considerable improvement in the sensitivity is attained by adding ferric ions to the released chloranilic ions. An on-line filtration step to separate the excess reagent from the released chloranilic ions was necessary. In addition, a column containing a cation exchange resin was included in the manifold to remove potentially interfering ions. The proposed procedure is suitable for 30 determinations per hour and the relative standard deviation is less than 2%. The analytical curve is linear between 0.0 and 40 mg L-1 and the determination limit is about 2.0 mg L-1SO4(2-). Accuracy was confirmed by running several samples already analysed by a standard turbidimetric procedure.
Resumo:
Percarboxylic acids are commonly used as disinfection and bleaching agents in textile, paper, and fine chemical industries. All of these applications are based on the oxidative potential of these compounds. In spite of high interest in these chemicals, they are unstable and explosive chemicals, which increase the risk of synthesis processes and transportation. Therefore, the safety criteria in the production process should be considered. Microreactors represent a technology that efficiently utilizes safety advantages resulting from small scale. Therefore, microreactor technology was used in the synthesis of peracetic acid and performic acid. These percarboxylic acids were produced at different temperatures, residence times and catalyst i.e. sulfuric acid concentrations. Both synthesis reactions seemed to be rather fast because with performic acid equilibrium was reached in 4 min at 313 K and with peracetic acid in 10 min at 343 K. In addition, the experimental results were used to study the kinetics of the formation of performic acid and peracetic acid. The advantages of the microreactors in this study were the efficient temperature control even in very exothermic reaction and good mixing due to the short diffusion distances. Therefore, reaction rates were determined with high accuracy. Three different models were considered in order to estimate the kinetic parameters such as reaction rate constants and activation energies. From these three models, the laminar flow model with radial velocity distribution gave most precise parameters. However, sulfuric acid creates many drawbacks in this synthesis process. Therefore, a ´´greener´´ way to use heterogeneous catalyst in the synthesis of performic acid in microreactor was studied. The cation exchange resin, Dowex 50 Wx8, presented very high activity and a long life time in this reaction. In the presence of this catalyst, the equilibrium was reached in 120 second at 313 K which indicates a rather fast reaction. In addition, the safety advantages of microreactors were investigated in this study. Four different conventional methods were used. Production of peracetic acid was used as a test case, and the safety of one conventional batch process was compared with an on-site continuous microprocess. It was found that the conventional methods for the analysis of process safety might not be reliable and adequate for radically novel technology, such as microreactors. This is understandable because the conventional methods are partly based on experience, which is very limited in connection with totally novel technology. Therefore, one checklist-based method was developed to study the safety of intensified and novel processes at the early stage of process development. The checklist was formulated using the concept of layers of protection for a chemical process. The traditional and three intensified processes of hydrogen peroxide synthesis were selected as test cases. With these real cases, it was shown that several positive and negative effects on safety can be detected in process intensification. The general claim that safety is always improved by process intensification was questioned.
Resumo:
Työssä tutkittiin lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien (monosakkaridit, rikki- ja etikkahppo) jatkuvatoimista kromatografista fraktiointia käyttäen Japan Organo SMB -prosessia. Adsorbenttinä toimi happomuotoinen (H+) vahva kationinvaihtohartsi. Panostoimista fraktiointia käytettiin vertailukohtana. Jatkuvatoimisen prosessin optimoinnilla saavutettiin monosakkaridien suurimmaksi tuottavuudeksi 283 mol/(m3 h) (panosprosessille 145 mol/(m3 h). JO-prosessilla saavutettiin korkeat rikki- ja etikkahapon saannot: 97,3 % ja 93,5 %. Monosakkaridisaanto jäi hieman alhaisemmaksi (61,7 %) johtuen monosakkaridi- ja rikkihappo-profiilien hankalasta erottamisesta. Ulostulo virtojen puhtaudet olivat korkeat: 89 % monosakkarideille, 89 % rikkihapolle ja 100 % etikkahapolle.
Resumo:
Väkevän hapon katalysoiman hydrolyysin avulla lignoselluloosasta on mahdollista valmistaa arvokkaita sokereita. Katalyyttinä toimiva happo voidaan käyttää uudelleen hydrolyysissä, jos se saadaan erotettua sokereista ilman neutralointia. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää, soveltuuko happoretardaatiotekniikka väkevähappohydrolysaatin fraktiointiin. Työssä verrattiin happoretardaatiotekniikkaa elektrolyyttiekskluusiotekniikkaan. Työn kirjallisuusosassa käsiteltiin happoretardaation ja elektrolyyttiekskluusion teoriaa. Lisäksi esiteltiin elektrolyyttiekskluusioon ja happoretardaatioon liittyviä tutkimuksia. Työn kokeellisessa osassa suoritettiin panoskromatografiakokeita käyttäen syöttöliuoksena rikkihappoa, etikkahappoa, glukoosia ja ksyloosia sisältävää synteettistä liuosta. Erotusmateriaaleina käytettiin neljää eri anionin- ja yhtä kationinvaihtohartsia. Kokeiden perusteella tutkittiin anioninvaihtohartsin tyypin ja kolonnin latauksen vaikutusta happoretardaatiotekniikalla saavutettavaan erotustulokseen sekä verrattiin elektrolyyttiekskluusiota happoretardaatioon. Työn tulosten perusteella rikkihappo laimeni happoretardaatiotekniikalla jopa 20-kertaisesti kromatografiakolonniin syötettyyn liuokseen verrattuna, riippumatta kolonnin latauksesta ja anioninvaihtohartsista. Rikkihapon laimenemisen vuoksi happoretardaatio ei soveltunut lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien fraktiointiin. Elektrolyyttiekskluusiotekniikalla rikkihapon laimeneminen oli merkittävästi vähäisempää, minkä vuoksi elektrolyyttiekskluusion todettiin soveltuvan happoretardaatiota paremmin lignoselluloosapohjaisten väkevähappohydrolysaattien fraktiointiin.
Resumo:
A series of studies was conducted to establish a methodology for the accurate and efficient determination of betaine in different feed ingredients. The final methodology involves an extraction step in which the feed sample is heated for 3h in a methanolic KOH solution using a Goldfisch apparatus. Impurities are removed by the addition of activated charcoal and concentrated (36%) HCl. After centrifugation the extractant is passed through a strong cation exchange resin (Dowex 50W-X12, H+). The betaine retained in the column is eluted with 1.5 N HCl. A 2 nil aliquot of the elute is air dried and reconstituted with 1 ml of deionised water. HPLC separation with a cation exchange column (Partisil SCX-10) is used for the separation of betaine from other compounds. The mobile phase is kept constant at 50mm KH2PO4 in water, and eluted compounds are detected by UV absorbance (200nm). The flow rate is maintained at 1.5ml min(-1). This assay is very accurate over the range of betaine concentrations from 15 to 650 mug ml(-1), with a lower detection limit in feeds of approximately 500 mug g(-1) when 4g of sample is extracted. Recovery assays done with standard betaine hydrochloride and hard red wheat resulted in a consistent recovery of 80%. Betaine content was quantified in several feed ingredients, including alfalfa (1.77 mg kg(-1)), wheat (3.96 mg kg(-1)), wheat middlings (4.98 mg kg(-1)) and poultry meal (0.77 mg kg(-1)). Betaine in corn and soybean meal was not detectable by this method, even when 16g of sample was used (<125 mg kg(-1)). Betaine present in several feed ingredients should influence choline supplementation to animal feeds and may have implications for human health. (C) 2002 Society of Chemical Industry.