王玉麗 孫敬軒 孫明洋
摘要:隨著工業(yè)化程度的不斷提高,使得地表河流污染的日益加重以及地表水中離子含量大幅增加,導(dǎo)致離子交換樹(shù)脂的污染時(shí)有發(fā)生?;诖?,本文闡述了離子交換樹(shù)脂污染復(fù)蘇處理的必要性,對(duì)離子交換樹(shù)脂污染的主要原因及其復(fù)蘇處理進(jìn)行了探討分析。
關(guān)鍵詞:離子交換樹(shù)脂污染;復(fù)蘇處理;必要性;原因;處理方法
一、離子交換樹(shù)脂污染復(fù)蘇處理的必要性
離子交換樹(shù)脂是帶有交換離子的活性基團(tuán)、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。由于地表水中離子含量大幅增加,使得離子交換樹(shù)脂的污染時(shí)有發(fā)生,比如脫鹽水原水采用離子交換樹(shù)脂處理,冷凝液采用精密過(guò)濾加混床樹(shù)脂處理,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,樹(shù)脂污染時(shí)有發(fā)生。樹(shù)脂污染使之性能也會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致出水質(zhì)量不合格、鹽耗增高、提高制水成本、浪費(fèi)資源、污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境等。因此非常有必要對(duì)離子交換樹(shù)脂污染進(jìn)行復(fù)蘇處理。
二、離子交換樹(shù)脂污染的主要原因分析
(一)強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂
陽(yáng)樹(shù)脂一般會(huì)被原水中的懸浮物、油類(lèi)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(yáng)樹(shù)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(shù)脂有很大的破壞作用,會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂的強(qiáng)度降低,樹(shù)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(yáng)樹(shù)脂的碳鏈氧化斷裂產(chǎn)物由樹(shù)脂上脫落下來(lái),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(shù)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(shù)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。
(二)強(qiáng)堿陰樹(shù)脂
有機(jī)物、鐵、硅、微生物膠體或類(lèi)膠體都會(huì)對(duì)陰離子交換樹(shù)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(shù)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(guò)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(jiàn)有機(jī)物是產(chǎn)生陰離子交換樹(shù)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(lèi)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(shù)脂的接觸過(guò)程中,很容易被具有多孔性和疏水性的樹(shù)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(shù)脂上,它的易彎曲性以及樹(shù)脂的多孔瓶頸性,導(dǎo)致腐殖酸不易被洗脫,樹(shù)脂在運(yùn)行過(guò)程中有機(jī)物會(huì)越積越多,從而影響樹(shù)脂的正常離子交換過(guò)程,造成對(duì)陰離子交換樹(shù)脂的污染。就水處理系統(tǒng)而言,陰離子交換樹(shù)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?yáng)床之后,陰離子交換樹(shù)脂在運(yùn)行、再生過(guò)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(shù)脂受金屬污染的程度不嚴(yán)重。由于陽(yáng)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(shù)脂再生不充分時(shí),就可能引發(fā)硅污染問(wèn)題。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),陰離子交換樹(shù)脂在受有機(jī)物污染的同時(shí),常常伴有膠體硅污染問(wèn)題。具體表現(xiàn)為樹(shù)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。
三、離子交換樹(shù)脂污染的復(fù)蘇處理方法
(一)陽(yáng)樹(shù)脂的復(fù)蘇處理方法分析
主要有:(1)壓縮空氣擦洗法。主要是除去樹(shù)脂表面的懸浮物,先將樹(shù)脂,小反洗再大反洗,待樹(shù)脂沉降之后樹(shù)脂表面留有300mm左右,用壓縮空氣從樹(shù)脂的最底部進(jìn)入,保持陽(yáng)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。(2)酸洗法。從樹(shù)脂污染的狀況來(lái)看,假若樹(shù)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。可以事先做個(gè)小型試驗(yàn)來(lái)確定樹(shù)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(shù)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(lái)水之中含有微量的油脂以及有機(jī)化合物,此類(lèi)物質(zhì)會(huì)在樹(shù)脂的表面形成一層油膜,從而導(dǎo)致樹(shù)脂變黑、阻止水中的離子與樹(shù)脂交換,與陽(yáng)樹(shù)脂受鐵污染后變黑相似的狀態(tài)不易辨別。可以通過(guò)小型試驗(yàn)來(lái)確定,取少量受污染的樹(shù)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(shuō)明樹(shù)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。
(二)陰樹(shù)脂的處理方法分析
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(shù)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(shù)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(shù)脂變色,這些都是離子交換樹(shù)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(shù)脂的骨架上。由于陰離子交換樹(shù)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(shù)脂耐受溫度范圍窄(0℃-48℃).當(dāng)混床出水電阻率變化曲線(xiàn)呈圖1形式時(shí),我們即視該系統(tǒng)離子交換樹(shù)脂被污染。溫度過(guò)高容易造成樹(shù)脂分解;冬季溫度過(guò)低,會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂破裂,因此應(yīng)慎重處理受污染的樹(shù)脂。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,目前常見(jiàn)的樹(shù)脂污染主要表現(xiàn)為強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂污染、強(qiáng)堿陰樹(shù)脂污染。因此在水處理除鹽系統(tǒng)運(yùn)行中的離子交換樹(shù)脂污染時(shí),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,對(duì)其進(jìn)行復(fù)蘇處理,這樣不僅可以節(jié)約制水成本,而且還可以提高制水質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]李延兵.離子交換樹(shù)脂進(jìn)行電再生的技術(shù)和應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015(10).
[2]黎黎.離子交換樹(shù)脂運(yùn)行中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2017(11).
[3]龐慧等.關(guān)于離子交換樹(shù)脂的運(yùn)用與再生分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(02).