阴离子交换树脂复苏工艺的改进

阴离子交换树脂复苏工艺的改进 更新时间09-12-21 1500作者张国辉马圭 摘要阴树脂污染与水中含有大量有机物有关。本文以实践为基础，根据阴树脂污染与 复苏的机理，在传统阴树脂复苏的基础上，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。 关键词阴树脂 复苏 污染 1 、，- - 刖H 离子交换树脂在电力、化工、冶金等行业的水处理生产中己得到广泛应用。随着树脂使 用时间的增加，阴树脂会出现诸如工作交换容量下降、出水品质劣化以及碱耗增加等问题。 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，阴树 脂易受污染而中毒。为了消除或减轻这种现象，我们用碱性食盐水进行树脂复苏。传统的阴 树脂复苏工艺对提高树脂的工交，降低制水消耗以及提高出水品质有一定的作用，但由于其 效果有限，旧树脂的性能很难得到大幅度的提高和改善。近些年来，我厂针对这一问题进行 了探索和研究，在原复苏工艺的基础上进行了一些试验和改进，使阴树脂的复苏效果得到进 步提局。 2阴树脂污染机理 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阴树脂的骨架上而 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、硅等其它杂质对阴树脂的污染是与有机物产生的污染同时进行的，它 们相互缔合或呈共聚状。下图1为水体中存在的腐殖酸结构示意图，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。 可见有机物是产生阴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 酸是由分子量很大的带有多胺基和多段基的酸类物质，其成份极其复杂，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，从而影响了树脂的正常离子交换过程，造成了对阴树脂的污染。 就水处理系统而言，阴树脂受有机物、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。近年来研究发现我厂阴树脂在受有 机物污染的同时，常常伴有胶体硅污染问题。具体表现为阴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，我厂6台阴床阴树脂硅含量达48-60mg/g.干树 脂不等。出现这一问题的原因可能与阴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。 不意图 3阴树脂复苏机理 在阴树脂污染物结构中，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，因而我们可以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pH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。传统的阴树脂复苏工艺正是采用提高溶液的pH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，阴树脂复苏效果有所提高。 4小型试验 我厂在阴树脂复苏工艺改进前进行了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3、4阴离子交换器，这些树脂的性能状况如表1所示 表 阴树脂 使用 时间 年 型号。 树脂性能。 全交3 颉色Q 水份。 。 湿视密度〃 磨后圆P 球率％。 浸液COD值。 mgO2/g Csiok mg/ g g。 34床。 1麻 201X7 2.413 棕黑， 48.0 0.85Q 92 88.2 59.22 4U床『 14 201X7 2.55/ 棕黑 47.8 0.83。 91。 85.3。 56.73 注1、在测定全交换容量时未进行树脂的复苏.。 2、浸液COD值为E克树脂在25亳升10氧化钠2氢氧化钠溶液中浸泡24小时后，所厕数据。。 据树脂污染和复苏的机理，我厂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 如下表2 表2。 序号「 配方编号。 复苏液配方Q 复苏液主要作用机理。 13 10NaCl2NaOH 解离污染物结构，挤压、剥离有机物。 10NaCl0.5NaClB 解离污染物结构，挤压、剥篱、氧化有 机物0 3 10CaCb2NaOH。 解离污染物结构，挤压、剥离有机物， 沉淀剂吸附有机物 4。 10NaCl 2NaOH 3。 Na3PO4 10C2H5OH 解离污染物结构，挤压、剥离有机物， 增大有机物溶解度和迁出动力。 E。 10NaCl 2NaOH 0.2TX 一 10『 解离污染物结构，挤压、剥离有机物， 改善树脂亲水性。 6- Fp 10NaCl 2NaOH 5 NaaPO 解离污染物结构，挤压、剥离有机物， 增大树脂挤压力，解离“钙一腐殖酸♦ 7。 10NaCl 2NaOH 0.2TX -105Na3PO4P 解离污染物结构，挤压、剥离有机物,， 改善树脂亲水性，解篱“钙一腐殖酸♦ 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，复苏的主要过程为 ⑴、用除盐水对离子交换柱进行彻底反洗，彭胀树脂层，待复苏树脂出水无明显浑浊物 后放水滤干。 ⑵、用3至4的盐酸溶液浸泡4小时。 ⑶、将水沥干后，用大量清水洗涤树脂，至出水pH值4.0以上。 ⑷、放干交换器内清水，在交换柱内注入2倍于树脂体积的复苏液，然后用压缩空气连 续搅拌。 ⑸、每隔二小时测定一次复苏液COD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一次。 ⑹、树脂沥干后，用大量的清水进行冲洗，如复苏液中加有表面活性剂，则反复正反洗 至出水无大量泡沫。 ⑺、按正常的树脂再生步骤，进行阴树脂的再生。 ⑻、再生结束后按GB7560-86试验方法