离子交换树脂的变质、污染与复苏.doc

离子互换树脂的变质、污染与复苏一、离子互换树脂的变质离子互换树脂在水解决系统运营的过程中，由于氧化或降解,树脂构造遭受破坏,这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质一）阳离子互换树脂的氧化1.阳树脂氧化的因素和现象阳树脂氧化的重要因素是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等,水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其成果是使树脂互换基团降解和互换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大2.避免树脂被氧化的措施（1)活性炭过滤    用活性炭过滤水进行脱氧是避免树脂被氧化的常用措施，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反映其反映为:C-+HOCl→CO－+HＣl活性炭脱氯是一种简朴、经济、行之有效的措施，故得到一般应用   (2）化学还原法  化学还原法是在具有余氯的水中，投加一定量还原剂(如SＯ2或Ｎa2SO３）进行脱氯   （３)选用高交联度的大孔阳树脂   (4）避免使用质量差的盐酸  其中具有氧化剂对阳树脂导致危害   （二）强碱性阴树脂的降解在离子互换水解决系统中,强碱性阴树脂一般是置于阳树脂后使用,一般是遭受水中溶解氧的氧化,以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如CｌO３-和FeO４2－）的氧化,其成果是强碱性季铵基团逐渐降解,但不会发生骨架的断链。

在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解重要体现为对中性盐的分解容量,特别是对硅的互换容量下降季铵基团受氧化后,按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下：           CH3         ＣH3R—N  CＨ3   [O］    R—N               [O］ R═Ｎ—ＣH3  [O］   R≡Ｎ    非碱性物质           　 　         　         　   CH3                               CH32.避免强碱性阴树脂降解的措施(1） 真空除气法  通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量2）减少再生液中含铁量  减少再生液中含铁良,必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制3)选用隔阂法生产的烧碱,减少碱液中ＮaClO3的含量（可降至6~７㎎／Ｌ)二、离子互换树脂的污染与复苏在离子互换解决系统中,由于水中杂质浸入,至使树脂性能下降，因尚未波及树脂构造的破坏,故这种劣化现象称树脂的污染树脂的污染是一种可逆的过程，也就是当树脂被污染后，通过合适的解决，可以恢复其互换性能，这种解决称为树脂的复苏一)   铁对树脂的污染1.污染的现象阳阴树脂都也许发生铁的污染，被铁污染的树脂的颜色明显变深,甚至呈黑色;铁污染会使树脂床层的压降增长和也许导致偏流;严重减少互换容量和再生效率;会使树脂含水量增长;还会使阴树脂加速降解。

2.污染的因素    在阳树脂的使用中，原水带入的铁离子大部分以Fe2+存在,它们被树脂吸附后,部分被氧化为Fe3+，再生时这些铁离子不能完全被H+互换出来这是由于形成的高价铁化合物，牢固地沉积在树脂内部和表面,堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散,导致铁的污染在水的预解决中,使用铁盐作混凝剂时，部分矾花被带入阳床，由于树脂层的过滤作用，矾花被积聚在树脂表面，再生时,酸液溶解了矾花，使之成为Ｆe3＋也会形成铁污染一般用于软化水解决的纳离子互换的阳树脂,更容易受到铁的污染铁对阴树脂污染的因素重要是再生用的烧碱溶液中具有Fe2Ｏ3和NａClO3,它们生成高铁酸盐（如FeO４3+）高铁酸盐随碱液进入阴床后,因pH值减少,发生分解反映:2FeO4２++10Ｈ＋                    ２Fe3++3/２Ｏ2＋5H2ＯFe3+进一步形成Ｆｅ（ＯH)３随着于阴树脂颗粒表面上，导致铁的污染3．鉴别的措施取一定量被铁污染的树脂用清水洗净,并浸泡在食盐水溶液中再生半小时左右，倾去食盐水溶液，再用蒸馏水洗剂２~3次,从中取出一部分树脂放入具塞试管中,加入两倍树脂体积的6 mｏl/L盐酸溶液，盖严震荡15分钟后。

取出一部分酸液至另一试管中,并滴入饱和亚铁氰化钾溶液,如果形成普鲁士蓝沉淀，即可判断出有铁污染根据普鲁士蓝颜色的深浅,可鉴定其铁污染的限度，颜色越深,铁污染越严重４．树脂的复苏一般状况,没１00g树脂中含铁量超过１5０ｍg时，就要进行复苏对于树脂表面的铁化合物，可用４%连二亚硫酸钠Na2SＯ4溶液浸泡４~１2ｈ,也可配用EDTA、三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合解决;对于树脂内部积结的铁化合物,可用１０%的HCl浸泡5～12h,或配用其她络合剂协同复苏解决强碱性阴树脂被铁污染后，在用酸复苏前，必须先转为Cｌ型树脂,以防用酸液复苏时，发生酸碱中和反映时放热而损坏树脂弱碱性阴树脂则无此问题５.避免铁污染的措施(1）减少阳床进水的含铁量，对含铁量高的地下水,应采用曝气解决和孟砂过滤除铁对含铁量高的地表水或使用铁盐作为混凝剂时,应添加一定量的碱性物质,如Ca(OH）2或NaＯH,提高水的pH值,从而提高混凝的效果，避免铁离子进入阳床２）对输送高含盐量原水的管道及贮槽，应采用防腐措施,减少水中含铁量3）阴床再生用烧碱的贮槽及输送管道,应采用衬胶进行防腐，以减少再生碱液中的铁含量二）铝对树脂的污染１.污染的现象在互换器内，有铝化合物的絮凝体覆盖在树脂表面上,致使树脂互换容量减少。

2.污染的因素一般采用铝盐进行水的混凝解决时,因沉淀或过滤效果不好,而进入离子互换器内所致由于Al3+与树脂的互换基团有很强的吸附作用，故用食盐水溶液再生也难以除去一般铝的污染在软化水解决系统中的阳树脂要比除盐水系统中的阳树脂严重3.树脂的复苏一般用1０%HCl溶液或配合合适的络合剂对被铝污染的树脂进行协同反洗，盐酸用量可按每升树脂加300克浓盐酸（浓度为３３%计）４.避免铝污染的措施由于天然水中铝的含量极微，因此，采用铝盐作为混凝剂进行水预解决时,必须提高沉淀和过滤的效率，这是避免铝污染树脂的核心三)钙对树脂的污染1.污染的现象离子互换器流出水中发生Ca2+和SO４2－的过早泄露2．污染的因素阳离子互换树脂用硫酸水溶液再生时,由于水溶液中SO42-和Ca2+的浓度的乘积，超过了硫酸钙的浓度积,析出的CaSO4沉淀覆盖的树脂表面上，而导致钙对阳树脂的污染3.树脂的复苏与上述被铁、铝污染的树脂的复苏措施相似4.避免钙污染的措施若用硫酸再生树脂时，可分两步或三步再生开始先采用低浓度、高流速的硫酸溶液再生，一旦形成硫酸钙沉淀,析出的颗粒就会被溶液充走；而后采用高浓度、低流速的硫酸溶液再生,因此时树脂中的大部分Ca２+已被清除,因此，剩余少部分Ｃa2+不会形成CaSＯ4沉淀析出,而是随溶液被冲走。

   (四）硅对树脂的污染1.污染的现象及因素树脂被硅污染后,其离子互换器出水中持续有二氧化硅泄露，使除硅效率减少硅污染一般是由于再生时树脂中胶体硅污染物未被完全除去,致使强碱性阴树脂吸着的可溶性硅酸盐ＨSｉO3-水解为硅酸，并在树脂内逐渐聚合成胶体状态的多硅酸析出,被覆在树脂表面上，并堵塞孔道，使互换容量下降,出水中ＳiO2含量增长2.树脂的复苏一般采用温度为40~50℃的4%～8%苛性钠溶液再生、清洗,可以使强碱性阴树脂的胶体硅污染降至最低3.避免硅污染的措施(１) 阴床失效后应及时再生,而不在失效态备用再生时碱液应加热(Ⅰ型树脂不高于40℃，Ⅱ型树脂不超过3５℃），碱液浓度可减少至2%,再生液的流速应不不不小于5m/h，但应保持进再生液的时间不少于30ｍin2)在弱型树脂一强型树脂联合应用的系统中,要从设计上保证弱型树脂先失效五）油对树脂的污染1.污染的现象被油污染的树脂其外观颜色由棕变黑,在树脂表面形成一层油膜，使树脂粘在一起,导致互换容量下降、树脂层水流不均匀,周期制水量明显减少此外，由于树脂表面油膜存在,使树脂在水中的浮力增大，导致树脂反洗时流失由于铁污染后其树脂颜色与有污染类同，简易的鉴别措施是将树脂放入试管中,再向试管中注入两倍于树脂体积的水,经剧烈震荡后，若水面浮现“彩虹”即为油污染；否则是铁污染。

2.污染的因素油对树脂的污染重要是由于油被吸附于骨架上或被覆盖于树脂颗粒的表面,而导致树脂微孔的污染这些油的来源是地表水中存在的以及水解决系统中或生产工艺流程中溶入或蒸汽系统漏人原水中的矿物油等3．树脂的复苏(1）NaＯH溶液循环清洗   本法基于NaOH溶液对矿物油的乳化作用,清除树脂中的油污一般使用温度为3８～40℃的8%～９％ＮaOH溶液,自碱液箱（约10m３）流经阴床、阳床后，再返回到碱液箱进行循环清洗清洗过程中,补充NａOＨ以保持循环液中NaOH的浓度2）溶剂清洗   使用石油醚或200号溶剂汽油对树脂进行清洗清洗过程中要注意防火安全 （3）溶剂与表面活性剂联合清洗  使用树脂体积20％的2００号溶剂汽油和一定量的非离子型表面活性剂TＸ—１０(聚氯乙烯辛烷基苯酚）,加入互换器后,保持温度45~50℃，用无油压缩空气搅拌并擦洗，3０分钟后再加一定量TＸ—1０表面活性剂，使油乳化最后,从互换器顶部进水,将乳化液从底部排出,至冲洗干净为止六)有机物对树脂的污染 有机物对强酸性阳树脂的污染很少发生,只也许发现阳树脂颗粒便面有沉积物，这些沉积物通过空气擦洗和用水进行反洗就可以将其清除但有机物对阴树脂极易导致污染。

如在除盐水解决系统中，强碱性阴树脂易被有机物污染１.有机物污染的特性   （１)强碱性阴树脂被污染后，颜色变深，从淡黄色变为深棕色，直至黑色   (2)树脂工作互换容量减少,阴床的周期制水量明显下降   （3）出水的PH值减少和电导率增大，这是由于树脂遭有机物污染后,有机酸漏人出水中所致，这时可使出水的PH值降至５.4~5.７   (４)出水中的SｉO2含量增大这是由于水中所具有机酸(富维酸和腐植酸)的离解常数不小于H2ＳiO３,因此，附着在树脂上的有机物可克制树脂对H2SiO3的互换或排代出已吸着的Ｈ２SiO3，导致阴床SiO2过早地漏过   （5）阴床清洗时间增长,清洗用水量亦增长因吸着在树脂上的有机物具有大量的—CＯOＨ基团，树脂再生时变为—COＯNa，在清洗过程中，—COＯＮａ中Na+不断被阴床进水中的矿质酸排代出来，增长了清洗时间和清洗用水量2.有机物污染的因素由于水中的有机物是由动植物腐烂后分解生成的腐植酸、富维酸和丹宁酸等带负电基团的线型大分子,它们能与强碱性阴树脂发生互换反映但这些线型的大分子一旦进入树脂内部，其带负电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合伙用,紧紧地吸附在互换位置上。

此外这些线型大分子上一般带有多种基团，能与树脂的多处互换位置复合,致使它们卷曲在树脂骨架的空间,故采用一般的再生措施难于将它们从树脂的孔道中退出来，这种想象称为“瓶颈效应”强酸性阳树脂被氧化而降解的产物—二乙烯苯以及阳树脂机械破碎而形成带负电基团的胶状物，也可以使阴树脂受到污染3.污染的鉴别将阴树脂装入具塞而有气孔的小玻璃瓶中,加入蒸馏水震荡，持续洗剂３～4次,以清除表面的附着物,最后倒尽洗剂水换装１0％食盐水，震荡５～1０分钟后，观测盐水的颜色,按色泽鉴别污染的限度,见表11～１2表11～12 阴树脂被有机物污染限度的鉴别色泽污染限度清澈透明淡草黄色琥铂色棕色深棕色或黑色不污染轻度污染中度污染重度污染严重污染4.树脂的复苏除去树脂中有机物污染的有效复苏措施,是用碱性食。