阴离子交换树脂复苏工艺的改进_张国辉

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阴离子交换树脂复苏工艺的改进
张国辉 ! 马 佳 王 #
（ 浙江衢州 %#"&&"） !$ 巨化集团公司热电厂；#$ 巨化集团技术中心，
摘要 阴离子交换树脂污染与水中含有大量有机物有关。 根据阴离子交换树脂污染与复苏
的机理， 在传统阴离子交换树脂复苏的基础上， 添加某些络合剂、 沉淀剂、 增溶剂、 氧化剂、 表面活性剂等， 对阴离子交换树脂复苏工艺进行改进， 使树脂复苏的效果得到显著提高。 关键词 阴离子交换树脂 复苏 污染
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阴离子树脂复苏机理
在日常运行过程中，对运行失效树脂源自行活化#$$# 年第 % 卷第 " 期
化工生产与技术
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处理的过程， 一般称之为再生。 而在阴离子交换树脂 污染物结构中， 由于共价键、 氢键、 静电力等作用力 随化学物理环境的变化而变化， 通过改变化学物理 环境的办法， 改变树脂污染物与树脂的结合力， 使之 在一定的条件下， 从树脂骨架上脱落下来， 这一过程 称之为树脂的复苏。 溶液的 89 值、 离子强度、 某些络合剂、 沉淀剂、 增溶剂、 氧化剂以及外力等能够改变树脂污染物的 化学物理环境。 传统的阴离子交换树脂复苏工艺正 是采用提高溶液的 89 值和离子强度并通过超声 波、 空气擦洗等方法， 使树脂污染物与阴离子交换树 脂骨架的结合力松弛脱落下来。 近来的诸多文献报 道在盐碱复苏液的基础上， 加入一定浓度的腐殖酸 络合剂、 腐殖酸增溶剂、 有机物的抗氧化剂及抗静电 作用屏蔽剂等， 阴离子交换树脂复苏效果有所提高。
解离污染物结构， 挤压、 剥 离有机物 解离污染物结构， 挤压、 剥 !$> N,&- H $C "> N,&-@ 离、 氧化有机物 解离污染物结构， 挤压、 剥 离有机物，沉淀剂吸附有 !$> &,&-# H #> N,@9 机物 解离污染物结构， 挤压、 剥 !$> N,&- H #> N,@9 H 离有机物，增大有机物溶 :> N,:.@< H !$> &#9"@9 解度和迁出动力 解离污染物结构， 挤压、 剥 !$> N,&- H #> N,@9 H 离有机物，改善树脂亲水 $C #> 5PL!$ 性 解离污染物结构， 挤压、 剥 !$> N,&- H #> N,@9 H 离有机物，增大树脂挤压 "> N,:.@< 力， 解离 “ 钙 L 腐殖酸 ” 解离污染物结构， 挤压、 剥 !$> N,&- H #> N,@9 H 离有机物，改善树脂亲水 $C #> 5PL!$ H "> N,:.@< 性， 解离 “ 钙 L 腐殖酸 ”
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阴离子交换树脂污染机理
离子交换树脂通常用于去除水中的无机盐类，
由于原水中含有的有机和胶状物质在预处理混凝、 过滤过程中不能完全除去，这些物质在离子交换过 程中会吸留在树脂的骨架上而影响树脂的正常交 换性能， 这一过程称之为树脂污染。 有机物、 铁、 硅、 微生物胶体或类胶体都会对阴 离子交换树脂产生污染，通常情况下有机物的污染 起主导作用，而铁、硅等其他杂质对树脂的污染是 与有机物产生的污染同时进行的，它们相互缔合或
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小型试验
我厂在阴离子交换树脂复苏工艺改进前进行了
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一系列的现场模拟试验， 所用树脂均取自我厂受污 染程度较为严重的 : ; 、 这些树脂的 < ; 阴离子交换器， 性能状况见表!。
表" 复苏前阴离子交换树脂状况 J 树 脂 性 能 阴离子 树脂 全交换容量 水分 湿视密度 浸液 &@A 值 &B*0# = 交换器 = ))0- = 6 => = 6 = )? = )6@# = 6 干树脂)6 = 6 干树脂 : ;床 < ;床 #C <! #C "" <DC $ <EC D $C D" $C D: DDC ! D"C : "%C # "FC E Q
注： !G 在测定全交换容量时未进行树脂的复苏； #G 浸液 &@A 值为 !$ 6 树脂在 #" )?!$> 氯化钠 H #> 氢氧化钠 所测数据。 溶液中浸泡#< ’ 后，
据树脂污染和复苏的机理， 在传统复苏液配方 的基础上， 添加了不同作用的药剂， 以改善树脂复苏 液的化学及物理环境， 使树脂污染物更易从树脂骨 架上脱落。 具体试验配方见表#。 在小型试验中， 我厂以有机玻璃交换柱模拟现 场设备进行树脂的复苏， 复苏液温度为常温。 （ 用除盐水对离子交换柱进行彻底反洗， 膨胀 !） 树脂层， 待复苏树脂出水无明显浑浊物后放水滤干。 （ ） # 用:> I <> 的盐酸溶液浸泡< ’。 （ 将水沥干后用大量清水洗涤树脂， 至出水 :） 89 值<C $以上。 （ 放干交换器内清水， 在交换柱内注入 # 倍于 <） 树脂体积的复苏液， 然后用压缩空气连续搅拌。 （ 每隔 # ’ 测定 ! 次复苏液 &@A 值， 待其升幅 "） 明显趋缓后， 排尽复苏液， 否则重新注入复苏液再浸 泡!次。
呈共聚状。在水体中腐殖酸是以复杂的芳香核为核 心，通过化学或物理形式如共价健作用力、静电作 用力、 范德华作用力、 氢键等作用力连接着多糖、 蛋 白质、 简单酚、 金属。
收稿日期： #&&! - !! - !’ 修订日期： #&&# - &. - #"
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工艺与设备
离子交换树脂在电力、化工、冶金等行业的水 处理生产中已得到广泛应用。随着树脂使用时间的 增加，阴离子交换树脂会出现诸如工作交换容量下 降、出水品质劣化以及再生碱消耗增加等问题。每 当黄梅季节雨水增多，原水中有机物胶体含量上 升，而预处理设备运行又不正常时，阴离子交换树
可见有机物是产生阴离子交换树脂污染的主要 因素。天然水中存在的有机物主要是腐殖酸。腐殖 酸是分子量很大的带有多胺基和多羧基的酸类物 质，其成分极其复杂，并随着环境条件的变化而变 化。由于腐殖酸分子量大而亲水性差，在与树脂的 接触过程中，很容易被具有多孔性和疏水性的树脂 骨架吸附。这种吸附以范德华力为主，一旦腐殖酸 吸附在阴离子交换树脂上，它的易弯曲性以及树脂 的多孔瓶颈性， 导致腐殖酸不易被洗脱， 树脂在运行 过程中有机物会越积越多，从而影响树脂的正常离 子交换过程， 造成对阴离子交换树脂的污染。 就水处理系统而言， 阴离子交换树脂受有机物、 硅污染的可能性大，而受金属污染的可能性小。因 为阴床在阳床之后， 阴离子交换树脂在运行、 再生过 程中接触的金属离子量较小， 所以一般情况下， 阴离 子交换树脂受金属污染的程度不严重。由于阳床并 不能有效地去除生水中的有机物和胶体硅等杂质， 当阴离子交换树脂再生不充分时，就可能引发硅污 染问题。近年来研究发现，阴离子交换树脂在受有 机物污染的同时，常常伴有胶体硅污染问题。具体 表现为树脂在使用一定时间后，出现颜色变深、体 积膨胀；设备周期制水量减少；正洗时间延长、再 生操作困难；出水漏硅量增大、电导率值上升等现 象。分析结果表明， ’ 台阴床树脂硅含量达 "( ) ’& *+ , + 干 树 脂 不等。出现这一问题的原因可能与阴离 子交换树脂在再生过程中再生液浓度偏低、流速偏 小、温度偏低等因素有关。
表! 树脂性能 :; 全交换容量 阴 = ))0- = ? 床 水分 = > 湿视密度 = 6 = )? 磨后圆球率 = > 浸液 &@A = )6@# = 6 干树脂 &B*0# = )6 = 6 干 树脂 <; 全交换容量 阴 = ))0- = ? 床 水分 = > 湿视密度 = 6 = )? 磨后圆球率 = > 浸液 &@A = )6@# = 6 干树脂 &B*0# = )6 = 6 干 树脂 树脂复苏情况 小 型 试 验 结 果 配方 配方 配方 配方 配方 配方 配方 M K & A O Q J #C DD #C %: #C %: :C $! :C $F :C $% :C !% <FC # <FC # <FC ! <FC $ <FC ! <FC $ <FC $ $C E% $C E% $C E% $C E% $C E% $C ED $C E% %! %! %! %! %! %! %! !!C " DC E FC " EC D !$C : DC ! EC $ FC % FC E FC : DC ! FC " FC " "C %
小型试验结果见表:， 结果表明所有配方对阴离 子交换树脂物理性能影响不大， 但就树脂全交换容 量值、 浸液 &@A 值以及 &B*0# 值而言， 配方 O、 Q、 J效 果不错。 其中配方 J 比传统复苏液配方 M 分别提高 故 $C :! ))0- = 6 和 $C :E ))0- = 6 树脂全交换容量， 在现场设备复苏试验中首选配方 J 工艺。
（ 树脂沥干后， 用大量的清水进行冲洗， 如复 F） 苏液中加有表面活性剂， 则反复正反洗至出水无大 量泡沫。 （ 按正常的树脂再生步骤， 进行树脂的再生。 E） （ 再生结束后按 JKE"F$LDF 试验方法测定其 D） 全交换容量。
表# 配方 编号 M K & 复苏液配方 !$> N,&- H #> N,@9 复苏实验情况 复苏液主要作用机理
注： 测定树脂浸液 &@A 值时， 预处理方法与前同。
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张国辉等
阴离子交换树脂复苏工艺的改进