第四节-离子交换树脂的变质
7页1、 第四节第四节 离子交换树脂的变质、污染和复苏离子交换树脂的变质、污染和复苏一、离子交换树脂的预处理一、离子交换树脂的预处理对树脂进行预处理,工业产品的树脂中,常含有一些过剩剂及反应不完全而生成的低聚物和某些重金属离子,如在使用前不除去这些物质,就可能在使用初期污染出水质量,树脂经预处理后,可以提高其稳定性,预处理工作一般在交换器内进行,阳、阴树脂预处理的程序如下所述:阳离子交换树脂饱和盐水浸泡 1020 小时清洗24%NaOH 浸泡 48 小时清洗5%盐酸浸泡 48 小时清洗待用。阴离子交换树脂饱和盐水浸泡 1820 小时清洗5%盐酸浸泡 48 小时清洗24%NaOH 浸泡 48 小时清洗待用。如果离子交换树脂没有失水的话,可以省去饱和盐水浸泡的步骤。二、离子交换树脂的污染和复苏二、离子交换树脂的污染和复苏离子交换树脂在使用过程中,由于有害杂质的侵入,使树脂的性能明显变坏的现象,称为树脂的污染。树脂被污染有两种情况:一是树脂的结构无变化,仅是树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖,致使树脂的工作交换容量和再生交换容量明显降低,这种现象又称为树脂的 “中毒”;这种污染是可以逆转的污染
2、,即通过适当的处理可以恢复树脂的交换能力,这种处理称为树脂的“复苏”。另一是树脂的结构遭到破坏,交换基团降解或交联剂断裂,树脂的这种污染无法进行复苏,是一种不可逆转的污染,所以又称为 “老化”。下面介绍树脂的常见的几种污染及复苏方法。1. 铁污染(1)污染原因 铁污染是离子交换树脂最常见的污染。铁可以通过不同的途径进入离子交换装置。例如,水源是含铁地下水或被铁污染的地表水,进水管道或交换器被腐蚀产生铁化物,再生剂中含有铁杂质等。铁污染一般有两种情况:最常见的是以胶态或悬浮铁化物形式进入交换器,由于树脂的吸附作用,在其表面形成一层铁化物的覆盖层,而阻止水中的离子与树脂进行有效的接触;另一是以亚铁离子进入交换器,与树脂进行交换反应,使 Fe2+占据在交换位置上, Fe2+离子容易被氧化成高价铁化合物,沉积在树脂内部,堵塞了交换孔道。如果铁化物在树脂上附着时间愈长,就愈难以去除。铁对强碱性阴树脂也同样会产生污染。这是由于水中含有大分子有机物时,容易与铁形成螯合物,即所谓有机铁,它可以与阴树脂进行交换反应,集结在交换基团的位置上,堵塞了树脂的交换孔道,使工作交换容量和再生交换容量下降,并增加树
3、脂破损的可能性。在某种情况下,强碱性阴树脂的铁污染要比阳树脂严重。例如在化学除盐系统中,阳树脂是用酸来再生的,这就起到了复苏作用。而阴树脂就没有这样的条件,所以铁污染就愈来愈严重。(2)鉴别方法 被铁污染的树脂从外观上看,颜色明显变深,甚至呈黑色。准确的鉴别方法是测定水中的含铁量,其操作方法是将污染树脂用清水洗净,浸泡在食盐水中再生半小时左右,倾去盐水,再用蒸馏水洗涤23次,从中取出一部分树脂放入试管或玻璃瓶中,加入 2倍于树脂体积的 6mol/L盐酸,盖严振荡 15分钟;取出酸液注入另一试管中,滴入饱和的亚铁氰化钾溶液,从试液生成普鲁士蓝的颜色深浅(由淡蓝至棕黑色),可以判断树脂被铁污染的程度。必须指出,铁污染仅仅降低了树脂的工作交换容量,而对全交换容量几乎没有影响。所以只用测定树脂的交换容量方法,是不能准确鉴别这种污染,因为在用此法测定中用过量食盐溶液再生时,铁已被解吸,树脂的交换容量一部分已得到恢复。(3)复苏方法 树脂表面附着的 铁化物,可采用连二亚硫酸钠 Na2S2O4还原法,即用4%的Na2S2O4溶液浸泡 412小时,也可以配合 EDTA、三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合
4、处理。树脂内部积结的铁可用10%的盐酸浸泡 512小时,或配合其它络合剂协同处理。在处理过程中可辅以吹气、超声波及磁场等。强碱性阴树脂用酸复苏前必须转变成氯型,这不仅是避免浪费酸量,更为重要的是防止在交换器内发生中和反应时放热而损坏树脂。但弱碱性树脂无此问题。(4)预防措施 加强水处理设备的防腐工作,避免铁的腐蚀产物进入交换器内。尤其是食盐或酸的再生设备极易发生腐蚀,也是树脂被铁污染的主要途径,因此必须采取有效的防腐措施。含铁地下水不能直接进入交换器,必须进行除铁处理。以自来水为水源时,因流经较长的管线,也会携带一些铁的腐蚀产物,所以应设置过滤器。2. 铝、钙污染(1)铝污染 天然水中铝的含量极微,如果应用铝盐进行水的混凝处理时,因沉淀或过滤效果不好而进入交换器内的铝化物絮凝体容易覆盖在树脂的表面,使离子交换过程受到限制。如果铝以离子形式进入交换器时,由于Al3+与树脂的交换基团有很强地吸附能力,被紧紧地固定在交换位置上,用食盐溶液再生则难以去除。因此,树脂的交换位置就会不断减少,工作交换容量也随之下降。(2)钙污染 阳离子交换树脂用硫酸再生时,就有可能产生硫酸钙的污染。因硫酸再生时,
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