遲海杰

摘要：通過近幾年的樹脂試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)目前常見的樹脂變質(zhì)污染主要表現(xiàn)為強(qiáng)酸陽樹脂污染、強(qiáng)堿陰樹脂污染。本文針對(duì)這兩個(gè)方面的污染機(jī)理以及處理預(yù)防措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：離子交換樹脂污染；原因；處理與預(yù)防

引言

近年來，由于地表河流污染的加重，地表水中離子含量大幅增加，從而導(dǎo)致離子交換樹脂的污染時(shí)有發(fā)生。云南天安化工有限公司脫鹽水原水采用離子交換樹脂處理，冷凝液采用精密過濾加混床樹脂處理，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，樹脂污染時(shí)有發(fā)生。

一、離子交換樹脂污染的原因

1、強(qiáng)酸陽樹脂

陽樹脂一般會(huì)被原水中的懸浮物、油類及微量的有機(jī)物、重金屬污染。但從目前所做的大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，陽樹脂被氯氧化變質(zhì)的情況所占比例較大。氯是一種強(qiáng)氧化劑，對(duì)強(qiáng)酸樹脂有很大的破壞作用，會(huì)導(dǎo)致樹脂的強(qiáng)度降低，樹脂的工作交換容量降低，再生的酸耗明顯增大，再生用水量增加。陽樹脂的碳鏈氧化斷裂產(chǎn)物由樹脂上脫落下來，變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)。這些可溶性物質(zhì)中還會(huì)有弱酸基，因此當(dāng)它隨水流進(jìn)入陰離子交換器時(shí)，首先被陰樹脂吸著，吸著不完全時(shí)，就流進(jìn)陰離子交換器的出水中。有的甚至?xí)S補(bǔ)充水送到鍋爐，在鍋爐高溫、高壓下，樹脂分解成有機(jī)酸，在水冷壁管內(nèi)蒸發(fā)和濃縮，容易引起水冷壁管及汽輪機(jī)葉片的酸性腐蝕，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。氧化劑來源如下：

（1）由于地下水的緊缺，有許多電廠的水源改為地表水，而地表水中微生物較多，為了防止細(xì)菌的生長(zhǎng)需要加入殺菌劑—氯來殺菌，過剩的余氯對(duì)樹脂就會(huì)造成危害。

（2）陽樹脂失效后所用的再生劑為副產(chǎn)品酸，副產(chǎn)品酸中氯的含量超標(biāo)。如前述某熱電廠進(jìn)水一直用地下水，水質(zhì)變化在半年內(nèi)不大，來水管道或再生系統(tǒng)也未發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，不會(huì)引起強(qiáng)酸陽樹脂的鐵污染。對(duì)陽樹脂失效后所用的再生劑—鹽酸進(jìn)行送檢，發(fā)現(xiàn)其殘余氯的含量超過了標(biāo)準(zhǔn)值的20倍。

2、強(qiáng)堿陰樹脂

有機(jī)物、鐵、硅、微生物膠體或類膠體都會(huì)對(duì)陰離子交換樹脂產(chǎn)生污染，通常情況下有機(jī)物的污染起主導(dǎo)作用，而鐵、硅等其他雜質(zhì)對(duì)樹脂的污染是與有機(jī)物產(chǎn)生的污染同時(shí)進(jìn)行的，它們相互締合或呈共聚狀。在水體中腐殖酸是以復(fù)雜的芳香核為核心，通過化學(xué)或物理形式如共價(jià)健作用力、靜電作用力、范德華作用力、氫鍵等作用力連接著多糖、蛋白質(zhì)、簡(jiǎn)單酚、金屬。

可見有機(jī)物是產(chǎn)生陰離子交換樹脂污染的主要因素。天然水中存在的有機(jī)物主要是腐殖酸。腐殖酸是分子量很大的帶有多胺基和多梭基的酸類物質(zhì)，其成分極其復(fù)雜，并隨著環(huán)境條件的變化而變化。由于腐殖酸分子量大而親水性差，在與樹脂的接觸過程中，很容易被具有多孔性和疏水性的樹脂骨架吸附。這種吸附以范德華力為主，一旦腐殖酸吸附在陰離子交換樹脂上，它的易彎曲性以及樹脂的多孔瓶頸性，導(dǎo)致腐殖酸不易被洗脫，樹脂在運(yùn)行過程中有機(jī)物會(huì)越積越多，從而影響樹脂的正常離子交換過程，造成對(duì)陰離子交換樹脂的污染。

就水處理系統(tǒng)而言，陰離子交換樹脂受有機(jī)物、硅污染的可能性大，而受金屬污染的可能性小。因?yàn)殛幋苍陉柎仓螅庪x子交換樹脂在運(yùn)行、再生過程中接觸的金屬離子量較小，所以一般情況下，陰離子交換樹脂受金屬污染的程度不嚴(yán)重。由于陽床并不能有效地去除生水中的有機(jī)物和膠體硅等雜質(zhì)，當(dāng)陰離子交換樹脂再生不充分時(shí)，就可能引發(fā)硅污染問題。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，陰離子交換樹脂在受有機(jī)物污染的同時(shí)，常常伴有膠體硅污染問題。具體表現(xiàn)為樹脂在使用一定時(shí)間后，出現(xiàn)顏色變深、體積膨脹；設(shè)備周期制水量減少；正洗時(shí)間延長(zhǎng)、再生操作困難；出水漏硅量增大、電導(dǎo)率值上升等現(xiàn)象。

二、離子交換樹脂污染的處理與預(yù)防

1、陽樹脂的處理方法

（1）壓縮空氣擦洗法

主要是除去樹脂表面的懸浮物，先將樹脂，小反洗再大反洗，待樹脂沉降之后樹脂表面留有300mm左右，用壓縮空氣從樹脂的最底部進(jìn)入，保持陽床的頂部出排氣口壓力在0.2MPa左右10分左右，再反洗至水清，這樣如此循環(huán)幾次直到反洗出水澄清為止就會(huì)到目的。

（2）酸洗法

從樹脂污染的狀況來看，假若樹脂是被鐵離子、鋁離子等污染，用壓縮空氣擦洗是難以除去的，可以使用鹽酸處理?？梢允孪茸鰝€(gè)小型試驗(yàn)來確定樹脂污染的程度以便確定酸洗的濃度以及酸洗的時(shí)間，可以利用現(xiàn)場(chǎng)的再生系統(tǒng)，配置合適的鹽酸濃度進(jìn)行酸洗。酸洗之前樹脂最好使用壓縮空氣擦洗、反洗后再進(jìn)行酸洗或者酸的浸泡。

（3）堿洗法

如果來水之中含有微量的油脂以及有機(jī)化合物，此類物質(zhì)會(huì)在樹脂的表面形成一層油膜，從而導(dǎo)致樹脂變黑、阻止水中的離子與樹脂交換，與陽樹脂受鐵污染后變黑相似的狀態(tài)不易辨別?？梢酝ㄟ^小型試驗(yàn)來確定，取少量受污染的樹脂放入25ml的試管中，加少量的除鹽水劇烈的搖動(dòng)，偌水面出現(xiàn)“彩虹”現(xiàn)象，則說明樹脂已被油脂有機(jī)化合物所污染。此污染物可以用5%的NaOH溶液并加熱到55±5℃進(jìn)行堿洗，每次清洗3～4小時(shí)，采用動(dòng)態(tài)與浸泡的方法都行，反復(fù)進(jìn)行以上操作最少3次以上即可。

可以通過再生系統(tǒng)，調(diào)整進(jìn)堿濃度在6～8%之間（有加熱裝置最好），待中排出水堿濃度在4%左右時(shí)停止進(jìn)減，開始浸泡6～8小時(shí)。用除鹽水清洗至酚酞不變色為止；調(diào)整進(jìn)酸濃度在6～8%之間，待中排出水酸濃度在4%左右時(shí)停止進(jìn)算，開始浸泡6～8小時(shí)。用除鹽水清洗至甲基橙不變色為止。

2、陰樹脂的處理方法

因?yàn)橛绊戨x子交換反應(yīng)的因素眾多，它既受原水中水質(zhì)、陰離子性質(zhì)及樹脂性能的影響，又受離子交換裝置、操作條件的影響。離子交換樹脂的懸浮物的污染在很大程度上取決于操作條件和使用環(huán)境。當(dāng)制備純水的離子交換系統(tǒng)長(zhǎng)期擱置不用，系統(tǒng)暴露于大氣之中，使系統(tǒng)中滋生細(xì)菌，甚至生成藍(lán)藻或者樹脂變色，這些都是離子交換樹脂懸浮物中毒的主要原因。有學(xué)者研究表明，水中的溶解性有機(jī)物主要是依靠范德華力吸附在離子交換樹脂的骨架上。由于陰離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)決定它極易受到污染，且污染后難以復(fù)蘇。因?yàn)殛庪x子交換樹脂耐受溫度范圍窄（0℃～48℃），當(dāng)混床出水電阻率變化曲線呈圖1形式時(shí)，我們即視該系統(tǒng)離子交換樹脂被污染。溫度過高容易造成樹脂分解；冬季溫度過低，會(huì)導(dǎo)致樹脂破裂，因此處理受污染的樹脂時(shí)應(yīng)慎重。對(duì)于出水電導(dǎo)率為5μsΩ？cm，PH值為5.5以下的被污染制水系統(tǒng)，則可采取下列措施：

（1）先用大量的清水反復(fù)沖洗系統(tǒng)，使之趨于清澈透明，而后將樹脂置入容器中。

（2）用45℃左右的溫水浸泡3h，期間不斷添加熱水，保持溶液溫度不低于40℃，目的是讓樹脂月彭脹，然后用水洗凈樹脂內(nèi)吐出的污染物。

（3）配置堿性氯化鈉溶液，以氯化鈉與氫氧化鈉之比5：1，將溶液pH值調(diào)至10，并加熱到42℃左右。

（4）偽去除樹脂中的有機(jī)物，需添加部分氧化劑，如次氯酸鈉或者過氧化鈉，本文為0.4wt%的次氯酸鈉。

（5）中毒的樹脂置于上述溶液中浸泡12～14h，然后用軟化水或者去離子水清洗至中性。

（6）用3%～5%的鹽酸溶液浸泡2h，目的是除去原水中的金屬雜質(zhì)并使其反型為C1型。

（7）將處理后的陰離子交換樹脂置于交換柱內(nèi)，用3倍體積的7wt%的氫氧化鈉溶液浸泡5h，并用動(dòng)態(tài)再生法再生，其流速為6～8m/h，靜置12以上即可投入使用。

結(jié)語

在水處理除鹽系統(tǒng)運(yùn)行中，離子交換樹脂污染是經(jīng)常發(fā)生的，做為水處理工作者，要及時(shí)根據(jù)運(yùn)行狀況、設(shè)備系統(tǒng)、再生劑質(zhì)量、原水質(zhì)量的變化情況，采取逐一排除的方法，及時(shí)切斷污染源、制定措施，以最大的努力去防止樹脂被污染。

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