水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

張慶華（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

張慶華（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

分析了地下水混摻地表水后水質特點，主要探討了它對原有離子交換樹脂的影響，并提出消除該影響的對策，為推進減少地下水資源使用提供寶貴經驗。

離子交換樹脂；中性鹽；COD；重碳酸鹽

天津某石化地下水混摻地表灤河水后發生很大變化，水溫降低，總含鹽量增加，中性鹽比重增加，重碳酸鹽、硅酸鹽比重減少，COD含量增加。固定陽雙層床、陰雙層床的強弱樹脂填裝比例不能處理劇增的中性鹽離子，導致離子交換器周期制水量下降；混摻地表灤河水后的水溫降到4℃，影響到離子交換效果；另外樹脂出現再生不下來，二級除鹽水電導率出現偏高等情況。

1 離子交換樹脂的作用原理

天津某石化水處理車間脫鹽水采用二級離子交換法，將水中鹽類除去。先由H型陽雙層交換器和OH型陰雙層交換器串聯組成一級脫鹽系統，進入脫鹽系統的原水中，常含有Ca2+、Mg2+、Na+等陽離子和SO42-、CL-、HCLO3-等陰離子以及弱酸H2CO3和H2SiO3，當此水通過弱酸H型樹脂是，水中各陰離子均被樹脂吸著，樹脂上的H+被置換到水中。然后通過弱、強堿性OH型樹脂時，水中各種陰離子均被樹脂吸著，樹脂上的OH-置換到水中與水中的H+結合成水。

水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

1.1 水源變化對強弱樹脂裝填比例的影響

1.1.1 周期制水量減少

原來每臺陽離子交換器內裝強、弱樹脂比例1：1，每臺陰離子交換器內裝強、弱樹脂比例1：1.5，混摻地表灤河水后，陽、陰離子交換器周期制水量大幅度減少。

1.1.2 處理措施及效果

弱酸性陽離子交換樹脂只能在pH＞4時進行交換反應，而中性鹽分解則生成強酸，不能進行中性鹽分解反應，此時需要增加強陽樹脂裝填量；進入陰離子交換器水質pH＜4，弱堿樹脂交換反應未受影響，陰離子H2CO3、H2SiO3減少，需要減少強堿樹脂裝填量增加弱堿樹脂量。按照地下水混摻灤河水1比1.5，根據樹脂工作交換容量及泄漏量確定強弱樹脂裝填量為，強陽：弱陽=2.2:1，陽離子交換器理論周期制水量1777 m3；強陰：弱陰=1:1.9，陰離子交換器理論周期制水量2097 m3。

表1 水源變化前后及調整樹脂比例離子交換器周期制水量對比

調整樹脂填裝比例后，地下水混摻灤河水后陽離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約1200噸。

1.2 水溫對離子交換樹脂的影響

1.2.1 離子交換器樹脂交換能力下降

由于灤河水為地表水，冬季低溫時水溫較低達到5℃，影響樹脂活性和離子交換器周期制水量，陰離子交換器再生時，低溫NaOH再生液中的OH-的擴散受到較大的影響，影響樹脂的再生效果。

1.2.2 處理措施及效果

提高水溫可以加快提高離子交換效果，同時離子的熱運動加快，單位時間內離子接觸樹脂顆粒表面的次數增多，水的粘度減小，液膜變薄，故可以促進離子交換樹脂對水中離子的吸附速度。

提高再生液溫度，有利于提高樹脂的再生度。這是因為提高再生液溫度能同時加快再生過程中離子內擴散和膜擴散的速度，有利于再生交換，實驗證明：高溫再生比常溫再生的平均再生度提高5%以上，并能提高HSiO3-的洗脫率。

對水源加溫采取兩種方法。

在兩根來水管道上加裝氣汽混合器，低壓蒸汽均勻進入水中對水源進行加熱。

兩條寶坻水來水管線分別引入凝結水給來水加溫。

考慮避免高溫來水對陰樹脂降解的不利影響，控制加溫后水溫為20℃～30℃。

表2 調整樹脂比例前每小時引入35噸凝液加溫前后周期制水量對比

樹脂裝填比例餓調整前，進行加溫實驗，陽離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約400噸。

1.3 COD偏高對離子交換樹脂的影響

1.3.1 處理水中黃褐色漂浮物，樹脂抱團

自從混摻灤河水后，離子交換器再生廢水出現大量淡黃色泡沫，交換器樹脂填裝層上部及中間水箱內發現黃褐色漂浮物。陽離子交換器、混床分別出現樹脂抱團分層效果不好，導致陽床和混床樹脂再生困難的情況。取樣對黃褐色漂浮物高溫600℃灼燒，揮發分達到94%，判斷陽、陰樹脂受輕度有機物污染，樹脂產生腐殖酸鈣，對陽樹脂影響嚴重。

1.3.2 處理措施及效果

加強再生交換器逆流沖洗，縮短陽床大反洗周期，10個周期大反洗改為5個周期進行一次大反洗，陽床樹脂倒入空罐再倒回進行擦洗，用3%濃度鹽酸浸泡復蘇。混床補充強陽樹脂，倒入空罐進行擦洗，用5%堿液浸泡24小時復蘇，增加正洗時間達8個小時。中間水箱采取高液位溢流等方法以及人工打撈的方法，使水箱內黃褐色漂浮物減少。

2 結語

提高水源溫度更換樹脂比例后，離子交換樹脂可承受混摻灤河水比例提高，由原來的地下水：灤河水=2:1提高到地下水：灤河水=1:2，降低了對地下水的使用量，陽離子交換器、陰離子交換器在地下水混摻灤河水1：1.5情況下，周期制水量比采取措施前增加約1600噸，二級除鹽水電導率低于0.18μs/cm。

[1]祁魯梁、李永存、李本高水處理工業運行管理實用手冊中石化出版社2002年118.

[2]周本省.工業水處理技術[M]北京：化學工業出版社，1997.2 169-184.