離子交換器運行中的問題及措施

白小峰 趙靜 瞿宏

摘要：本文主要從生產中影響離子交換器的幾個因素出發，找出原因，并針對原因制定出措施，從而延長離子交換器的運行周期，提高周期制水量，降低了裝置的酸堿消耗，同時減少再生使用的一級脫鹽水，降低裝置的水耗，從而增加了裝置的經濟效益。

關鍵詞：離子交換器 ?延長周期 ?制定對策

一、裝置簡介

蘭州石化公司900t/h脫鹽水裝置采用絮凝沉降過濾技術、纖維球過濾技術、樹脂離子交換技術，1976年建成投用。2006年過濾水生產能力達1600t/h，一級脫鹽水生產能力達900t/h，二級脫鹽水生產能力達820t/h。裝置由澄清池、虹吸濾池、換熱器、過濾器、陰陽離子交換器、混合離子交換器、樹脂體外清洗罐、氫離子交換器、貯罐機泵組成。控制系統采用法國施耐德公司ModiconPLC儀表控制。裝置水源來自水廠經混凝、沉淀和過濾的工業水。水處理系統共有7臺陽床、4臺除碳器、6臺陰床和8臺混床，最大設計制水量為820t/h二級脫鹽水。

二、原理

水中所含的各種離子，因為樹脂對它們具有不同的選擇性系數，所以它們在離子交換柱上會發生離子間的互相排代作用，其排代關系與溶液中的離子組成和樹脂中各種離子所占的比例有關。當含有多種離子的水溶液通過氫離子交換柱時，其主要規律為被交換離子在交換柱中的分布，是按照它被交換樹脂吸著能力的大小，沿水流方向分布的。最上部是吸著能力最大的離子，下面為吸著能力小的離子。

在實際應用中，由于在離子交換器內橫斷面上的各個部位再生程度的差異和運行中水力特性的不均勻等因素的影響，各層的斷面不是水平的，而是互相交錯的。所以，上述離子排代現象，只是大致符合上述規律。

陽、陰離子交換樹脂主要用于水的軟化處理，其原理是將其本身具有的離子同水中同型號的離子相互交換，以凈化水質。樹脂失效后可通過酸、堿進行再生，從而可反復使用。900t/h脫鹽水裝置的離子交換器有固定床和浮動床兩種類型，其中陽床采用逆流頂壓再生，陰床采用逆流非頂壓再生。

三、存在的問題

近年來裝置的陽、陰離子交換器周期制水量逐年下降，且隨季節變化波動大，在冬季水溫低時，陽、陰離子交換器周期制水量只有1

600～1800t，降到了全年最低值。針對這種情況進行了原因分析，發現以下問題。

1.樹脂經過10多年的運行，交換功能基團降階現象嚴重，陽、陰床的離子交換樹脂都已超過了國家報廢標準;樹脂的交換效率和能力也在不斷地下降。

2.離子交換樹脂受有機物和鐵污染嚴重;經過長期的使用，水中的部分有機物粘附在樹脂表面，從而形成一個無形的包裹層，阻礙了離子之間的交換。

3.離子交換樹脂活性受水溫影響較大，水溫高的時候樹脂的交換效率較高，熟知的活性也高。反之樹脂活性低，交換效率低。

4.樹脂交換功能受再生劑所含雜質影響較大。再生劑雜質多對再生效果不好。

四、采取的措施

4.1更換、復蘇離子交換樹脂

針對離子交換樹脂存在的問題，車間按計劃更換了超標的陽床和陰床離子交換樹脂。并對離子交換樹脂進行了復蘇處理。

（1）鐵離子污染的復蘇

將離子交換器內的樹脂移入樹脂清洗罐中，進行充分清洗，至出水澄清為止。將樹脂再移回離子交換器內，用約二倍樹脂體積的10%食鹽水浸泡樹脂24h，浸泡后回收食鹽水至清洗罐。打開進水門和正排門，用水擦洗交換器內的樹脂2h后，關閉交換器所有閥門，靜置10min。然后，利用再生系統將配制好的10%鹽酸溶液輸送到離子交換器內，接觸并浸泡樹脂24h，浸泡過程中利用壓縮空氣進行交換器內攪拌，以利于除去樹脂內部積結的鐵。

（2）有機物污染的復蘇

樹脂除鐵結束后，浸泡和正洗交換器至出水近中性，用再生系統將配制好的12%NaCl和4%NaOH混合溶液輸送到離子交換器內，接觸并浸泡樹脂8h，浸泡過程中利用壓縮空氣進行交換器內攪拌，以利于除去有機物。然后打開正排門，排掉廢液，再用12%NaCl和4% NaOH混合溶液靜態浸泡16h，經試驗及分析，樹脂復蘇達到了滿意的效果。

4.2提高離子交換器進水水溫

多年來離子交換器周期制水量隨季節變化，呈現夏季高冬季低的現象，其原因主要是水溫對離子交換樹脂功能活性的影響。冬季由于來水水溫較低，采用換熱器加熱來提高陽床的進水溫度，以此來提高陽床的交換能力。

4.3提高離子交換器再生液溫度

冬季時由于氣溫過低，液堿很容易在管道內結晶，與陰離子交換樹脂進行置換的化學反應速度慢，再生效果很不理想。因此，采取了冬季陰床和混床再生時，酸堿站的液堿溫度經加熱盤管加熱后送至高位槽，并在計量室做好保溫工作。控制高位堿槽內液堿溫度在35～40℃范圍內。

五、結束語

延長離子交換器的運行周期，不僅可以提高床子的運行周期，提高周期制水量，還可以降低酸堿消耗，同時減少再生所排放的一級水，降低裝置的水耗，從而增加了裝置的經濟效益。