離子交換樹脂綠色工藝研究

王涵博　張明華

【摘要】伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生日新月異的變化，這其中，離子交換樹脂工藝正在慢慢融入綠色再生工藝體系，這其中，離子交換水處理技術(shù)便是一項(xiàng)非常重要的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。本文主要從混床樹脂電再生技術(shù)和復(fù)床樹脂電再生技術(shù)兩方面著手，就離子交換樹脂的綠色再生工藝這一課題進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】離子交換樹脂；綠色再生；電再生；可持續(xù)發(fā)展

1離子交換水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過了上百年的技術(shù)鉆研和發(fā)展融合，離子交換水處理技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)逐漸成為以軟化和脫鹽處理為主的水處理方式。雖然可以用酸堿化學(xué)藥劑來再生使用離子交換樹脂的工作，但是這種再生技術(shù)的沿用對環(huán)境會(huì)造成非常大的負(fù)擔(dān)，所以這個(gè)問題迫切需要解決。近幾年，伴隨著反滲透技術(shù)的快速發(fā)展，離子交換水處理方式正在被大眾所接受，相對于傳統(tǒng)工藝，離子交換水處理方式擁有低成本、組合多元化、效率高等優(yōu)點(diǎn)，自從20世紀(jì)末科學(xué)家們將電去離子凈水技術(shù)融入了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，水處理技術(shù)與脫鹽系統(tǒng)的融合也在日積月累地快速發(fā)展著，離子交換水處理技術(shù)擁有高效的環(huán)保型和自主性，因此在21世紀(jì)已然成為主流脫鹽技術(shù)。

1.1混床樹脂電再生技術(shù)

混床樹脂電再生技術(shù)較之混床樹脂的化學(xué)酸堿再生工藝從根本上簡化了操作程序，不用再分離陰、陽樹脂，通過高效環(huán)保的水力能源進(jìn)行輸送，把混床中的失效樹脂運(yùn)送入體外電再生器，這個(gè)過程中，水力輸送法不僅僅可以完成了失效樹脂的輸送，還將再生好的樹脂進(jìn)一步地傳送至其他儲(chǔ)器內(nèi)，真正使得樹脂電再生實(shí)現(xiàn)了流態(tài)化的電再生，大大提升了整個(gè)工序的效率。

在混床的選擇上，不單單可以選擇普通混床，還可以選擇高速混床，高速混床全稱為凝結(jié)水經(jīng)處理用高速混床，較之普通的混床，高速混床可以在120m/h的流速下正常工作。通過水力輸送的方法，將失效后的樹脂經(jīng)由樹脂再生裝置進(jìn)行再生，然后回輸給高速混床進(jìn)行操作。整個(gè)過程的輸送系統(tǒng)都不需要有任何的改變，僅需要操作的便是在樹脂輸送系統(tǒng)中串聯(lián)進(jìn)體外電再生器，高效環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)綠色化工藝操作。

1.2復(fù)床樹脂電再生技術(shù)

復(fù)床樹脂電再生的工作環(huán)境與混床樹脂電再生技術(shù)略顯不同，需要在陽床和陰床兩個(gè)設(shè)備上進(jìn)行，電再生過程中分理出的陽樹脂和陰樹脂需要分別放置在陽床和陰床。和混床樹脂再生技術(shù)相比，復(fù)床樹脂電再生技術(shù)在體外電再生裝置上增加了一個(gè)雙極膜，增添雙極膜的目的是為了將數(shù)值分為陰、陽兩段。工作進(jìn)程中，因?yàn)橹绷麟妶龅男в茫x子分為了H+和OH-，兩種離子分別以不同的形式進(jìn)入陰、陽離子再生器，進(jìn)而接觸失效樹脂的陰、陽端，最后生成H型和OH型電再生樹脂。整個(gè)復(fù)床樹脂電再生過程完全避免了一些副反應(yīng)現(xiàn)象，例如常見的Ca（OH）2和Mg（OH）2沉淀現(xiàn)象。這種沉淀現(xiàn)象的發(fā)生主要是因?yàn)槭渲年柖宋搅怂械腘a+、Ca2+和Mg2+，吸附以上離子的陽床樹脂一旦混入混床電再生室中，那么H+將會(huì)和陽床樹脂吸附的離子進(jìn)行交換，最后與水電離出的OH-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)生Ca（OH）2和Mg（OH）2沉淀現(xiàn)象。

2樹脂電再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

較之傳統(tǒng)的化學(xué)再生技術(shù)，融合了離子交換水處理技術(shù)的樹脂電再生技術(shù)擁有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，資源消耗上更加環(huán)保。樹脂化學(xué)再生法消耗的是酸堿化學(xué)藥劑，而樹脂電再生法消耗的卻是水和電。在能源的使用上，樹脂電再生法就要更加環(huán)保，貼近綠色再生性質(zhì)。樹脂電再生沖洗失效樹脂的方式是水力輸送，沖刷后的純水經(jīng)過一定的處理還可以進(jìn)行循環(huán)利用，這些純水一般較之日常生活中所利用的自來水還要純凈，可以利用固定的容器進(jìn)行儲(chǔ)備循環(huán)利用。所以，在整個(gè)樹脂電再生過程中，對于水的消耗近乎于零。另外，樹脂電再生法消耗的電能一般在79.9KJ/mol，在電再生法的過程中，水電離需要的耗電量非常少，這極大地促進(jìn)了電再生法的節(jié)能環(huán)保功效。樹脂化學(xué)再生法卻是要遜色許多，首先在化學(xué)再生的過程中，酸堿的利用效率很難得到保證，為了能夠讓再生效果達(dá)到預(yù)期效果，一般都會(huì)采用較之正產(chǎn)量多出兩倍甚至是三倍的化學(xué)再生藥劑。如此經(jīng)過各方計(jì)算，樹脂化學(xué)再生法的耗能較之樹脂電再生法要高出許多。

第二，環(huán)境污染更小。樹脂電再生法較之樹脂化學(xué)再生法要更加環(huán)保，樹脂化學(xué)再生法排放出來的廢物酸堿一經(jīng)進(jìn)入河流或者自然環(huán)境中，會(huì)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境非常嚴(yán)重的影響。而樹脂電再生法整個(gè)過程基本上都沒有廢物排放，更談不上對環(huán)境造成任何污染，因此也不會(huì)影響到整個(gè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

第三，經(jīng)濟(jì)效益更高。樹脂電再生法之所以在21世紀(jì)被環(huán)保產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用，一方面是因?yàn)闃渲娫偕ǖ牡臀廴荆硪环矫嬉彩且驗(yàn)闃渲娫偕ㄝ^之樹脂化學(xué)再生法擁有更高的經(jīng)濟(jì)效益。首先在成本消耗上，樹脂電再生法百年能夠節(jié)約更多的投資成本，僅僅需要負(fù)擔(dān)少量的電費(fèi)和水費(fèi)；其次，在生態(tài)污染罰款上，樹脂電再生法又能夠?yàn)槠髽I(yè)省去不少的費(fèi)用。經(jīng)過初步估算，樹脂電再生法節(jié)約的企業(yè)成本一年可以在300萬元上下。

參考文獻(xiàn)

[1]趙英，尹連慶，路光杰，楊超.離子交換樹脂電再生實(shí)驗(yàn)研究[J].化工學(xué)報(bào).2013（09）

[2]趙英，路光杰，尹連慶，楊超.雙極膜電再生離子交換樹脂的試驗(yàn)研究[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào).2013（01）

[3] 趙英，路光杰，尹連慶.火電廠離子交換樹脂電再生可行性探討[J].電力科學(xué)與工程.2012（04）

[4]王方.離子交換樹脂的電再生法[J].膜科學(xué)與技術(shù).2012（06）