離子交換樹脂污染的處理與預防

唐杰林，盧 彪

（云南天安化工有限公司熱電車間，云南安寧 650309）

·經驗交流·

離子交換樹脂污染的處理與預防

唐杰林，盧 彪

（云南天安化工有限公司熱電車間，云南安寧 650309）

分析了離子交換樹脂污染的原因，提出了離子交換樹脂被鈣、鐵、有機物污染后的處理和預防措施。

離子交換樹脂；污染；鈣；有機物；鐵

近年來，由于地表河流污染的加重，地表水中離子含量大幅增加，從而導致離子交換樹脂的污染時有發生。云南天安化工有限公司脫鹽水原水采用離子交換樹脂處理，一開一備，冷凝液采用精密過濾加混床樹脂處理，但是隨著運行時間的增加，樹脂污染時有發生。

1 水處理裝置狀況

本公司水處理裝置工藝流程圖如圖1所示。系統工況說明：

圖1 水處理工藝流程圖Fig.1 Flow chart of water treatment

1）預處理。水廠來原水經過無煙煤石英砂多介質過濾器處理后，濁度≤3NTU，余氯質量濃度＜0.3 mg／L；

2）一級脫鹽處理系統。經過多介質過濾器過濾后出來的水進入沸騰床陽離子雙室交換器，陽離子交換后進入脫碳器、雙室沸騰床陰離子交換器除去大部分的陰陽離子，出來的一級脫鹽水電導率≤10μs／cm；二氧化硅質量濃度≤30μg／L；

3）原水二級脫鹽處理系統。經過一級脫鹽處理的脫鹽水原水混床，經過混床陽離子樹脂處理后達到二級脫鹽水標準指（電導率≤0.3μs／cm，二氧化硅質量濃度≤10μg／L）；

4）冷凝液處理系統。外界各裝置來的蒸汽冷凝液（電導率≤10μs／cm，pH＝8.7～9.5，NH4＋質量濃度≤0.7mg／L），通過板式換熱器降溫（t≤50℃）進入精密過濾器除去水中的雜質后進入冷凝液混床，經過離子交換后，達到二級脫鹽水的標準。

5）脫鹽再生系統。各床子失效后，分別使用硫酸和NaOH進行再生。

2 裝置存在的問題

裝置設計之初采用河水，由于近年來河水不斷被污染，原水水質惡化，水體營養化加重，水中離子含量大幅上升。原水水質分析結果見表1。

因當初河水水質較好，故裝置應對水質污染的能力十分薄弱，從2011年開始脫鹽制水能力大幅下降，樹脂污染頻頻發生，對裝置的穩定運行產生較大影響。同時，由于外界冷凝液回收裝置缺少防腐、除鐵等措施，導致冷凝液水質也大幅惡化，造成精密過濾器濾芯頻頻堵塞，運行成本大幅增加。

表1 近年來原水水質分析結果Tab le 1 The raw water quality analysis result recently

3 鈣污染的處理及預防

離子交換樹脂出現鈣污染時，樹脂再生壓差增加，再生廢液排放不暢，再生廢液顏色嚴重時呈乳白色。

3.1 鈣污染的原因

樹脂吸附的Ca2＋與硫酸再生液中的H＋交換后，再生液中的Ca2＋濃度會大幅增加，Ca2＋與SO4

2-生成CaSO4沉淀，附著在離子交換樹脂的表面，造成陽離子交換樹脂被污染。

3.2 鈣污染的處理處理措施

1）排水至樹脂上部15～30 cm、然后通入空氣擦洗10 min；

2）通水反洗樹脂至樹脂出水干凈為止，注意控制水流量流速；

3）沖洗干凈交換器的相關閥門管道。

3.3 鈣污染的預防措施

1）由于使用硫酸再生，如果開始硫酸濃度過高很容易導致生成CaSO4，為此采用分步再生的方式。第一步，硫酸質量分數為0.8%～0.9%之間，時間100 min，第二步，硫酸質量分數為1.5%～1.7%，時間80 min，第三步，硫酸質量分數為4%，時間20 min。

2）將陽離子交換器內部尼龍捆扎的稀釋布水分布管更換為316L饒絲布水管，并定期排清理布水管內的碎樹脂，保障布水均勻。

3）定期將樹脂移入體外清洗水罐進行空氣擦洗，條件具備的情況下，定期進行一次鹽酸再生。

4）定期檢查交換器內部，查看白球有無抱團現象，雙頭濾冒有無被碎樹脂堵塞現象等，防止布水不均勻。

4 有機物污染的處理及預防

隨著水質的不斷惡化，水體富營養化嚴重，僅僅依靠多介質過濾器，很容易出現陰離子樹脂被有機物污染現象。隨著污染的加劇，陰離子樹脂的顏色逐漸加深，嚴重時顏色呈棕黑色。

4.1 有機物污染的原因

水中的有機物來源主要是水中的動植物腐爛后形成的腐殖酸等帶負電基團的線型大分子，它們與陰離子樹脂反應交換后，難以再生解析出來，日積月累嚴重影響樹脂的正常運行。

4.2 有機物污染的處理

目前，較有效的處理手段是采用10%（質量分數，下同）NaCl＋4%NaOH混合液的處理方式進行處理。處理的原理：化學作用：用NaCl除去樹脂上的色素；機械作用：NaOH使樹脂膨脹，NaCl使樹脂收縮，交替作用使樹脂空隙中的有機物被擠出。

處理過程一般為：

1）用相當于3個樹脂床體積的10%NaCl溶液通過樹脂層，使樹脂徹底失效；

2）用相當于3個樹脂床體積的10%NaCl＋4%NaOH混合液，以緩慢的流速通過樹脂層，當相當于2個樹脂床體積的混合液通入后，浸泡樹脂8 h或放置過夜，再通入第3個床層體積的混合液；

3）每2 h空氣擦洗一次，時間15～20min。

4）用除鹽水沖洗，取樣分析pH值為中性且排水透明清澈無泡沫，觀察樹脂有無抱團和漂浮現象。

4.3 有機物污染的預防措施

1）做好水質檢測，加強水質COD等控制；

2）在水廠加增曝氣生物濾池、石灰一級軟水處理措施，提高混凝澄清效果，保障原水水質；

3）在多介質過濾器后面增加活性炭過濾器；

4）定期對陰離子樹脂進行樹脂復蘇處理。

5 鐵污染的處理與預防

鐵污染是離子樹脂最常見的一種污染，以天安公司脫鹽水為例，公司的原水中含有一定量的鐵離子，再生用的NaOH也含有一定量的鐵離子，最嚴重的是冷凝液系統中的回收的冷凝液中鐵含量十分高，而且該冷凝液系統未有除鐵設備，從而導致冷凝液系統鐵污染嚴重，鐵污染的污染源主要是鐵化合物膠體和鐵離子。

5.1 鐵污染的處理

鐵污染一般采用5%～10%鹽酸進行處理或者使用復蘇劑進行處理，處理步驟為：

1）樹脂失效后將交換器水排掉；

2）向混床內通入5%～10%鹽酸至樹脂層上20～40 cm，浸泡30min左右；

3）通入空氣進行擦洗5～10 min，然后再浸泡，反復多次操作，直到浸泡液的酸度和鐵含量不變為止；

4）對混床樹脂進行分層操作并分別用酸堿處理30min；

5）按正常再生步驟進行再生。

5.2 鐵污染的預防措施

1）加強水質監控，控制水提濁度，保障原水水質；

2）嚴格控制NaOH中鐵含量；

3）冷凝液回收裝置前增加除鐵設備。重新投用過濾設備；

4）定期對樹脂進行復蘇處理。

Treatm ent and prevention of Ion Exchange Resin contam ination

TANG Jie-lin LU Biao

（Yunnan Tianan Chemical Co.thermoelectric plant，Anning 650309，China）

Causes of ion exchange resins contamination were analyzed.Treatment and preventive measures for ion exchange resins contaminated by calcium，iron and organicmatter were proposed

ion exchange resin；contamination；calcium；organics；iron

TQ425

A

1004-275X（2015）03-0059-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.017

收稿：2015-02-04

唐杰林（1981-），男，重慶人，工程師，從事水處理技術工作。