離子交換樹脂的污染防止與復蘇

候立榮 河南中源化學股份有限公司

離子交換樹脂的污染防止與復蘇

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離子交換樹脂受水中雜質污染是影響其長期可靠運行的主要問題。本文通過找出離子交換樹脂受水中雜質污染各種原因，主要包括：懸浮物污染、鐵化合物的污染膠態(tài)硅的污染

離子交換樹脂 污染原因 防止 復蘇

樹脂的污染影響樹脂的交換能力，關系到機爐的安全運行，而對于發(fā)電廠來說安全運行能帶來最大的經濟效益。結合河南中源化學制造中心兩套一級除鹽裝置為例來，通過我們十五年運行經驗和大修經驗闡述離子交換樹脂受水中雜質污染各種原因及防止、復蘇。

一、離子交換樹脂受污染的原因

1.懸浮物污染。水中的懸浮物會堵塞在樹脂顆粒間的空隙中，因而增大了床層水流阻力，若覆蓋在樹脂顆粒的表面上，回阻塞顆粒中微孔的通道，因而降低了樹脂的工作交換容量。以河南中源化學制造中心化學水處理為例，2001年—2008年期間沒有安裝原水預處理設備，進水懸浮物含量15mg/ L—20mg/L，2009年—現(xiàn)在安裝投用原水預處理混凝、沉降、過濾裝置，通過殺菌滅藻處理，改善了原水水質，相同運行條件下，將離子交換工作容量由659mol/m3提高到1098mol/m3，能力提高了1.67倍，降低成本，并改善了鍋爐水質。

2.鐵化合物的污染。鐵化合物污染在陽離子交換器和陰離子交換器中都可能發(fā)生。鐵化合物在樹脂中積累，會降低其交換容量，也會污染出水水質。有時樹脂中水分含量在短期內迅速增加，也說明存在著金屬污染物，因為它促進氧化，加速解鏈。

3.膠態(tài)硅的污染。膠態(tài)硅污染發(fā)生在強堿性陰樹脂交換器中。正常情況下，硅酸化合物通常不會污染強堿陰樹脂，發(fā)生膠態(tài)硅污染的原因是再生不充分，或樹脂失效后沒有及時再生。若再生用的堿量不足，再生液流經樹脂層時先是發(fā)生硅化合物被再生下來的過程；隨后，當再生液繼續(xù)流過時，因其OH—減少，pH值下降，再生下來的硅化合物會因水解而轉化成硅酸。如果硅酸濃度較大，就會形成膠態(tài)硅酸。這種污染在對流式交換器中較容易發(fā)生，因為硅化合物常集中在樹脂層的出水端。而在對流式設備的再生過程中，這些硅化合物必須流經整個樹脂層，所以再生液的流出端，易形成膠態(tài)硅化合物。當這些硅化合物積累量較多時，便會出現(xiàn)污染物現(xiàn)象。

4.陰樹脂的有機物污染。有機物污染是指離子交換樹脂吸附了有機物之后，在再生和清洗時不能將它們解吸下采，以致樹脂中的有機物量越積越多的現(xiàn)象。 我公司試用原水為池塘水，有機物主要是以腐殖酸和富維酸為主的腐殖質。腐殖質來自于土壤中，是因動植物腐爛而分解出的一些產物。腐殖質的分子結構較復雜，相對分子質量很大，且不同來源的腐殖質會有不同的分子結構。在腐殖質的分子結構中，有許多苯環(huán)，帶有羧酸基(—COOH)、羥基(—OH)等許多官能團。

5.樹脂的油污染。 礦物油對樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面，造成樹脂微孔的污堵，致使樹脂交換容量降低，周期制水量明顯減少。

二、離子交換樹脂受污染的防止

1.懸浮物污染的防止。防止這種污染，主要是加強原水的預處理，以減少水中懸浮物含量。交換器進水中的懸浮物含量越少越好，特別是對于對流式再生的設備。離子交換除鹽系統(tǒng)要求進水懸浮物含量小于5mg/ L(順流再生交換器）和小于2mg/L(逆流再生交換器）。 此外，為了清除樹脂層中的懸浮物，還必須做好交換器的反洗工作。

2.鐵污染的防止。為防止樹脂鐵污染，應盡量減少進水中Fe含量，離子交換除鹽系統(tǒng)的進水要求Fe含量小于0.3mg/L。當采用含鐵較高的地下水時，應采用曝氣處理和錳砂過濾除鐵；當采用鐵鹽作混凝劑時，應提高混凝沉淀效果，防止鐵離子進入除鹽系統(tǒng)。清除鐵化合物的方法通常是用加有抑制劑的高濃度鹽酸(例如10%～15%)長時間(如5～12h)與樹脂接觸；也可配用檸檬酸、氨基三乙酸、EDTA(乙二胺四醋酸)等絡合劑進行綜合處理。一般認為，每100g樹脂中含鐵量超過150mg時就要進行清洗。

3.膠態(tài)硅污染的防止 為了防止陰樹脂膠態(tài)硅污染，樹脂失效后應及時再生，再生劑用量應充足，增加再生接觸時間。

4.有機物污染的防止。防止有機物污染的基本措施是在除鹽系統(tǒng)之前將水中的有機物除去，例如進入離子交換除鹽系統(tǒng)的進水限定CODmn＜2mg/L。但因有機物的種類甚多，所以現(xiàn)在還沒有可將它們全部除去的方法。

三、樹脂的清洗、復蘇處理

1.懸浮物污染的清洗。從顯微鏡下能看出樹脂表面有沉積物時，可采用空氣擦洗除去。先將交換器的水位降到樹脂層降到樹脂層表面上300～400mm處，將空氣槍插到樹脂層底部，控制一定的空氣壓力和氣量，使樹脂強烈攪動；10～15min后停氣用水反洗，以除去擦下來的污染雜質。這樣反復進行擦洗和反洗，直到反洗排水清晰為止。

2.鐵等離子污染的復蘇處理。對那些不能用空氣擦洗法除去的物質，如Fe3+、Al3+、CaCO3、Mg(OH)2，可用鹽酸進行清洗。酸洗前應通過實驗室試驗，確定酸液濃度（常用2%、5%、10%、20%的濃度）和酸洗時間。為防止酸液被稀釋影響酸洗效果，酸洗前應先將交換器或設備中的水位降到樹脂層表面上200～300mm處，然后進酸浸泡或低流速循環(huán)，也可以二者交替進行。采用酸液浸泡方式酸洗時，可以通過壓縮空氣攪拌。受硫酸鈣沉淀污染的陽樹脂可用EDTA稀溶液清洗。

3.膠態(tài)硅污染的復蘇處理。清洗二氧化硅污染可用燒堿，建議用量為130-160g/L，濃度為2.0%，處理溫度為50°C-60°C。樹脂床須先浸泡，如條件不允許，可將溶液以2個床體積/小時的流速通過樹脂床，這方法的關鍵是保持較高溫度及接觸時間。

4.有機物、油污染的復蘇處理。潤滑油、脂類及蛋白質等有機質，經常存在于地面水中，當進入陽離子交換樹脂層時，在樹脂表面形成一層油膜，嚴重影響樹脂的工藝性能，出現(xiàn)樹脂層結塊，樹脂密度減小等不正?，F(xiàn)象。受此類污染的陽樹脂，可用加熱到50～60℃的5%的NaOH進行堿洗。堿洗可分為3～4次進行，每次持續(xù)時間為4～6h，中間用水沖洗。復蘇處理的終點可按排出廢堿液的化學氧量降至100～150 mgO2/L控制。