A novel high-throughout (HTR) ion-exchange (IEX) resin workflow has been developed for characterizing ion exchange equilibrium of commercial and experimental IEX resins against a range of different applications where water environment differs from site to site. Because of its much higher throughput, design of experiment (DOE) methodology can be easily applied for studying the effects of multiple factors on resin performance. Two case studies will be presented to illustrate the efficacy of the combined HTR workflow and DOE method. In case study one, a series of anion exchange resins have been screened for selective removal of NO3- and NO2- in water environments consisting of multiple other anions, varied pH, and ionic strength. The response surface model (RSM) is developed to statistically correlate the resin performance with the water composition and predict the best resin candidate. In case study two, the same HTR workflow and DOE method have been applied for screening different cation exchange resins in terms of the selective removal of Mg2+, Ca2+, and Ba2+ from high total dissolved salt (TDS) water. A master DOE model including all of the cation exchange resins is created to predict divalent cation removal by different IEX resins under specific conditions, from which the best resin candidates can be identified. The successful adoption of HTR workflow and DOE method for studying the ion exchange of IEX resins can significantly reduce the resources and time to address industry and application needs.

中文翻译：

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高通量离子交换树脂表征工作流程的开发。

已经开发了一种新颖的高通量（HTR）离子交换（IEX）树脂工作流程，用于表征商业和实验IEX树脂在水环境因地点而异的一系列不同应用中的离子交换平衡。由于其高得多的通量，实验（DOE）方法的设计可以轻松地用于研究多种因素对树脂性能的影响。将提供两个案例研究，以说明结合的HTR工作流程和DOE方法的功效。在案例研究一中，已筛选出一系列阴离子交换树脂，用于在水环境中选择性去除NO3-和NO2-的情况，这些环境包含多种其他阴离子，不同的pH值和离子强度。开发了响应表面模型（RSM），以统计地将树脂性能与水成分关联起来，并预测最佳的候选树脂。在案例研究2中，就从高总溶解盐（TDS）水中选择性去除Mg2 +，Ca2 +和Ba2 +而言，相同的HTR工作流程和DOE方法已用于筛选不同的阳离子交换树脂。创建一个包含所有阳离子交换树脂的主DOE模型，以预测在特定条件下不同IEX树脂对二价阳离子的去除，从中可以识别出最佳的树脂候选物。成功地采用HTR工作流程和DOE方法来研究IEX树脂的离子交换，可以大大减少满足行业和应用需求的资源和时间。就从高总溶解盐（TDS）水中选择性去除Mg2 +，Ca2 +和Ba2 +而言，相同的HTR工作流程和DOE方法已用于筛选不同的阳离子交换树脂。创建一个包含所有阳离子交换树脂的主DOE模型，以预测在特定条件下不同IEX树脂对二价阳离子的去除，从中可以识别出最佳的树脂候选物。成功地采用HTR工作流程和DOE方法来研究IEX树脂的离子交换，可以大大减少满足行业和应用需求的资源和时间。就从高总溶解盐（TDS）水中选择性去除Mg2 +，Ca2 +和Ba2 +而言，相同的HTR工作流程和DOE方法已用于筛选不同的阳离子交换树脂。创建一个包含所有阳离子交换树脂的主DOE模型，以预测在特定条件下不同IEX树脂对二价阳离子的去除，从中可以识别出最佳的树脂候选物。成功地采用HTR工作流程和DOE方法来研究IEX树脂的离子交换，可以大大减少满足行业和应用需求的资源和时间。创建一个包含所有阳离子交换树脂的主DOE模型，以预测在特定条件下不同IEX树脂对二价阳离子的去除，从中可以识别出最佳的树脂候选物。成功地采用HTR工作流程和DOE方法来研究IEX树脂的离子交换，可以大大减少满足行业和应用需求的资源和时间。创建一个包含所有阳离子交换树脂的主DOE模型，以预测在特定条件下不同IEX树脂对二价阳离子的去除，从中可以识别出最佳的树脂候选物。成功地采用HTR工作流程和DOE方法来研究IEX树脂的离子交换，可以大大减少满足行业和应用需求的资源和时间。