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 15:00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 10%NaCl+2%NaOH^ 解离污染物结构,挤压、剥离有机物。 10%NaCl+0.5%NaClB 解离污染物结构,挤压、剥篱、氧化有 机物0 3 10%CaCb+2%NaOH。 解离污染物结构,挤压、剥离有机物, 沉淀剂吸附有机物° 4。 10%NaCl+ 2%NaOH+ 3%。 Na3PO4+ 10%C2H5OH^ 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。 10%NaCl+ 2%NaOH+ 0.2%TX 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 10%NaCl+ 2%NaOH+ 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。 10%NaCl+ 2%NaOH+ 0.2%TX -10+5%Na3PO4P 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