候立榮 河南中源化學(xué)股份有限公司

離子交換樹(shù)脂的污染防止與復(fù)蘇

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離子交換樹(shù)脂受水中雜質(zhì)污染是影響其長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的主要問(wèn)題。本文通過(guò)找出離子交換樹(shù)脂受水中雜質(zhì)污染各種原因，主要包括：懸浮物污染、鐵化合物的污染膠態(tài)硅的污染

離子交換樹(shù)脂 污染原因 防止 復(fù)蘇

樹(shù)脂的污染影響樹(shù)脂的交換能力，關(guān)系到機(jī)爐的安全運(yùn)行，而對(duì)于發(fā)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)安全運(yùn)行能帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合河南中源化學(xué)制造中心兩套一級(jí)除鹽裝置為例來(lái)，通過(guò)我們十五年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和大修經(jīng)驗(yàn)闡述離子交換樹(shù)脂受水中雜質(zhì)污染各種原因及防止、復(fù)蘇。

一、離子交換樹(shù)脂受污染的原因

1.懸浮物污染。水中的懸浮物會(huì)堵塞在樹(shù)脂顆粒間的空隙中，因而增大了床層水流阻力，若覆蓋在樹(shù)脂顆粒的表面上，回阻塞顆粒中微孔的通道，因而降低了樹(shù)脂的工作交換容量。以河南中源化學(xué)制造中心化學(xué)水處理為例，2001年—2008年期間沒(méi)有安裝原水預(yù)處理設(shè)備，進(jìn)水懸浮物含量15mg/ L—20mg/L，2009年—現(xiàn)在安裝投用原水預(yù)處理混凝、沉降、過(guò)濾裝置，通過(guò)殺菌滅藻處理，改善了原水水質(zhì)，相同運(yùn)行條件下，將離子交換工作容量由659mol/m3提高到1098mol/m3，能力提高了1.67倍，降低成本，并改善了鍋爐水質(zhì)。

2.鐵化合物的污染。鐵化合物污染在陽(yáng)離子交換器和陰離子交換器中都可能發(fā)生。鐵化合物在樹(shù)脂中積累，會(huì)降低其交換容量，也會(huì)污染出水水質(zhì)。有時(shí)樹(shù)脂中水分含量在短期內(nèi)迅速增加，也說(shuō)明存在著金屬污染物，因?yàn)樗龠M(jìn)氧化，加速解鏈。

3.膠態(tài)硅的污染。膠態(tài)硅污染發(fā)生在強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂交換器中。正常情況下，硅酸化合物通常不會(huì)污染強(qiáng)堿陰樹(shù)脂，發(fā)生膠態(tài)硅污染的原因是再生不充分，或樹(shù)脂失效后沒(méi)有及時(shí)再生。若再生用的堿量不足，再生液流經(jīng)樹(shù)脂層時(shí)先是發(fā)生硅化合物被再生下來(lái)的過(guò)程；隨后，當(dāng)再生液繼續(xù)流過(guò)時(shí)，因其OH—減少，pH值下降，再生下來(lái)的硅化合物會(huì)因水解而轉(zhuǎn)化成硅酸。如果硅酸濃度較大，就會(huì)形成膠態(tài)硅酸。這種污染在對(duì)流式交換器中較容易發(fā)生，因?yàn)楣杌衔锍＜性跇?shù)脂層的出水端。而在對(duì)流式設(shè)備的再生過(guò)程中，這些硅化合物必須流經(jīng)整個(gè)樹(shù)脂層，所以再生液的流出端，易形成膠態(tài)硅化合物。當(dāng)這些硅化合物積累量較多時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)污染物現(xiàn)象。

4.陰樹(shù)脂的有機(jī)物污染。有機(jī)物污染是指離子交換樹(shù)脂吸附了有機(jī)物之后，在再生和清洗時(shí)不能將它們解吸下采，以致樹(shù)脂中的有機(jī)物量越積越多的現(xiàn)象。 我公司試用原水為池塘水，有機(jī)物主要是以腐殖酸和富維酸為主的腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)來(lái)自于土壤中，是因動(dòng)植物腐爛而分解出的一些產(chǎn)物。腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，相對(duì)分子質(zhì)量很大，且不同來(lái)源的腐殖質(zhì)會(huì)有不同的分子結(jié)構(gòu)。在腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中，有許多苯環(huán)，帶有羧酸基(—COOH)、羥基(—OH)等許多官能團(tuán)。

5.樹(shù)脂的油污染。 礦物油對(duì)樹(shù)脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹(shù)脂顆粒的表面，造成樹(shù)脂微孔的污堵，致使樹(shù)脂交換容量降低，周期制水量明顯減少。

二、離子交換樹(shù)脂受污染的防止

1.懸浮物污染的防止。防止這種污染，主要是加強(qiáng)原水的預(yù)處理，以減少水中懸浮物含量。交換器進(jìn)水中的懸浮物含量越少越好，特別是對(duì)于對(duì)流式再生的設(shè)備。離子交換除鹽系統(tǒng)要求進(jìn)水懸浮物含量小于5mg/ L(順流再生交換器）和小于2mg/L(逆流再生交換器）。 此外，為了清除樹(shù)脂層中的懸浮物，還必須做好交換器的反洗工作。

2.鐵污染的防止。為防止樹(shù)脂鐵污染，應(yīng)盡量減少進(jìn)水中Fe含量，離子交換除鹽系統(tǒng)的進(jìn)水要求Fe含量小于0.3mg/L。當(dāng)采用含鐵較高的地下水時(shí)，應(yīng)采用曝氣處理和錳砂過(guò)濾除鐵；當(dāng)采用鐵鹽作混凝劑時(shí)，應(yīng)提高混凝沉淀效果，防止鐵離子進(jìn)入除鹽系統(tǒng)。清除鐵化合物的方法通常是用加有抑制劑的高濃度鹽酸(例如10%～15%)長(zhǎng)時(shí)間(如5～12h)與樹(shù)脂接觸；也可配用檸檬酸、氨基三乙酸、EDTA(乙二胺四醋酸)等絡(luò)合劑進(jìn)行綜合處理。一般認(rèn)為，每100g樹(shù)脂中含鐵量超過(guò)150mg時(shí)就要進(jìn)行清洗。

3.膠態(tài)硅污染的防止 為了防止陰樹(shù)脂膠態(tài)硅污染，樹(shù)脂失效后應(yīng)及時(shí)再生，再生劑用量應(yīng)充足，增加再生接觸時(shí)間。

4.有機(jī)物污染的防止。防止有機(jī)物污染的基本措施是在除鹽系統(tǒng)之前將水中的有機(jī)物除去，例如進(jìn)入離子交換除鹽系統(tǒng)的進(jìn)水限定CODmn＜2mg/L。但因有機(jī)物的種類(lèi)甚多，所以現(xiàn)在還沒(méi)有可將它們?nèi)砍サ姆椒ā?/p>

三、樹(shù)脂的清洗、復(fù)蘇處理

1.懸浮物污染的清洗。從顯微鏡下能看出樹(shù)脂表面有沉積物時(shí)，可采用空氣擦洗除去。先將交換器的水位降到樹(shù)脂層降到樹(shù)脂層表面上300～400mm處，將空氣槍插到樹(shù)脂層底部，控制一定的空氣壓力和氣量，使樹(shù)脂強(qiáng)烈攪動(dòng)；10～15min后停氣用水反洗，以除去擦下來(lái)的污染雜質(zhì)。這樣反復(fù)進(jìn)行擦洗和反洗，直到反洗排水清晰為止。

2.鐵等離子污染的復(fù)蘇處理。對(duì)那些不能用空氣擦洗法除去的物質(zhì)，如Fe3+、Al3+、CaCO3、Mg(OH)2，可用鹽酸進(jìn)行清洗。酸洗前應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，確定酸液濃度（常用2%、5%、10%、20%的濃度）和酸洗時(shí)間。為防止酸液被稀釋影響酸洗效果，酸洗前應(yīng)先將交換器或設(shè)備中的水位降到樹(shù)脂層表面上200～300mm處，然后進(jìn)酸浸泡或低流速循環(huán)，也可以二者交替進(jìn)行。采用酸液浸泡方式酸洗時(shí)，可以通過(guò)壓縮空氣攪拌。受硫酸鈣沉淀污染的陽(yáng)樹(shù)脂可用EDTA稀溶液清洗。

3.膠態(tài)硅污染的復(fù)蘇處理。清洗二氧化硅污染可用燒堿，建議用量為130-160g/L，濃度為2.0%，處理溫度為50°C-60°C。樹(shù)脂床須先浸泡，如條件不允許，可將溶液以2個(gè)床體積/小時(shí)的流速通過(guò)樹(shù)脂床，這方法的關(guān)鍵是保持較高溫度及接觸時(shí)間。

4.有機(jī)物、油污染的復(fù)蘇處理。潤(rùn)滑油、脂類(lèi)及蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)，經(jīng)常存在于地面水中，當(dāng)進(jìn)入陽(yáng)離子交換樹(shù)脂層時(shí)，在樹(shù)脂表面形成一層油膜，嚴(yán)重影響樹(shù)脂的工藝性能，出現(xiàn)樹(shù)脂層結(jié)塊，樹(shù)脂密度減小等不正?，F(xiàn)象。受此類(lèi)污染的陽(yáng)樹(shù)脂，可用加熱到50～60℃的5%的NaOH進(jìn)行堿洗。堿洗可分為3～4次進(jìn)行，每次持續(xù)時(shí)間為4～6h，中間用水沖洗。復(fù)蘇處理的終點(diǎn)可按排出廢堿液的化學(xué)氧量降至100～150 mgO2/L控制。