离子交换树脂污染与防治

2025-01-20 16:42   宁夏  
离子交换树脂在使用过程中,其性能会有所变化。造成这种现象的原因主要为:一是树脂的化学结构遭到破坏、二是水中杂质对树脂的污染。前一种情况属于树脂变质,是不可逆的损伤,后一种可采用适当的方法对树脂进行复苏。本文分享离子交换树脂污染机理、污染防治方法和树脂复苏方法,供水处理人士参考。
一、树脂变质
树脂变质的主要原因为被氧化和老化,分别叙述如下。
1.树脂被氧化
进水中含有的氧化剂,如游离氯、氧气、硝酸根等,均会使树脂氧化而变质。被氧化的树脂主要是阳离子交换树脂,阴离子交换树脂氧化的危害程度一般比阳离子交换树脂低,这是因为:(1)阴离子交换器通常置于阳离子交换器;(2)阴离子交换树脂被氧化时,其上的季氨基会转化为叔、仲、伯基,这只是碱性的减弱,不算完全的变质。而阳离子交换树脂的氧化是发生碳键断裂,宏观表现为树脂的体积增大、树脂破碎、工作交换容量下降、运行压力升高。
2.树脂老化
离子交换树脂是属于高分子有机化合物,随着使用时间逐渐延长,会出现自然老化的现象。树脂老化的影响因素如下:
(1)与树脂类型有关:阳离子交换树脂的老化速度比阴离子交换树脂老化速度慢。
(2)与树脂上的离子形态有关:Na型强酸性阳树脂的老化速度比H型老化速度慢;盐型的强碱性阴树脂老化速度比OH型老化速度慢。
(3)与运行温度有关:温度高,老化速度快。
二、树脂污染
1.金属污染

树脂的金属污染可能发生的工艺环节为:

(1)离子交换软化的阳离子交换树脂;

(2)除盐水中的的阴离子交换树脂。

树脂的金属污染的主要原因为:

(1)管道生锈、腐蚀所形成的金属氧化物将树脂表面包裹起来;

(2)采用副产盐酸再生树脂(工业合成盐酸的国家标准中对铁含量有要求,而副产盐酸的标准中没有该项要求);

(3)再生用碱中如含有金属氧化物;

(4)混凝剂加药量过大。

受到铁污染后的树脂外观颜色变深,工作交换容量下降。判断树脂被铁污染的方法为:取200~300g再生后的树脂放在烧杯中,加入盐酸(加入量按照烧杯容积的10%),浸泡24h,每2h搅拌1次,测定溶液中的铁,如铁含量≥150mg,即可判定树脂已经被铁污染。

2.有机污染

有机物污染主要发生在强碱阴离子交换树脂中,有机物主要来自进水和外阳树脂的老化降解的产物。树脂被有机物污染的主要理论是:范德华力,离子交换,大分子有机物堵塞离子交换通道。树脂吸附了有机物后,在再生过程中不能将它们洗脱下来,以至在树脂内部越积越多,宏观表现为工作交换容量降低,冲洗水量增加。

3.悬浮物污染

悬浮物污染主要发生在阳离子交换树脂上,宏观表现为工作交换容量降低、树脂结块、偏流、周期制水量下降、瞬时产水量下降。

三、树脂变质与污染预防

(1)阳离子交换器进水安装ORP检测仪;

(2)控制进水温度在5~40℃之间(同时需控制再生液温度)。

(3)进水池做好密封,防止进入沙尘。

(4)离子交换器进水不能通过加网套的方式来防止反洗时树脂流失,因为这样会导致进入离子交换树脂的悬浮物无法通过反洗排出。

(5)当水源含铁量较高时、或是处理化工厂的工艺凝液时,应设计除铁器。

(6)进水有机物含量高时,宜采用大孔树脂。

四、树脂的复苏

(1)金属污染:用10%~15%的盐酸浸泡6~24h,也可适当添加柠檬酸,或采用EDTA溶液浸泡,增加对金属离子的络合作用。

(2)有机污染:配置1%~4%的氢氧化钠与5%~12%的氯化钠的混合溶液,浸泡12~24h,适当加入十二烷基表面活性剂,效果会更好。

(3)悬浮物污染:对树脂进行气擦洗和反洗,有体外清洗罐的,最好将树脂输送到体外清洗罐内进行气擦洗。

总结

离子交换树脂价格较高,运行维护好离子交换树脂可以大幅度降低水处理成本和工人劳动强度,采用上述污染预防与复苏方法可以延长树脂的使用寿命。

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