离子交换树脂的污染防止与复苏

候立荣 河南中源化学股份有限公司

离子交换树脂的污染防止与复苏

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离子交换树脂受水中杂质污染是影响其长期可靠运行的主要问题。本文通过找出离子交换树脂受水中杂质污染各种原因，主要包括：悬浮物污染、铁化合物的污染胶态硅的污染

离子交换树脂 污染原因 防止 复苏

树脂的污染影响树脂的交换能力，关系到机炉的安全运行，而对于发电厂来说安全运行能带来最大的经济效益。结合河南中源化学制造中心两套一级除盐装置为例来，通过我们十五年运行经验和大修经验阐述离子交换树脂受水中杂质污染各种原因及防止、复苏。

一、离子交换树脂受污染的原因

1.悬浮物污染。水中的悬浮物会堵塞在树脂颗粒间的空隙中，因而增大了床层水流阻力，若覆盖在树脂颗粒的表面上，回阻塞颗粒中微孔的通道，因而降低了树脂的工作交换容量。以河南中源化学制造中心化学水处理为例，2001年—2008年期间没有安装原水预处理设备，进水悬浮物含量15mg/ L—20mg/L，2009年—现在安装投用原水预处理混凝、沉降、过滤装置，通过杀菌灭藻处理，改善了原水水质，相同运行条件下，将离子交换工作容量由659mol/m3提高到1098mol/m3，能力提高了1.67倍，降低成本，并改善了锅炉水质。

2.铁化合物的污染。铁化合物污染在阳离子交换器和阴离子交换器中都可能发生。铁化合物在树脂中积累，会降低其交换容量，也会污染出水水质。有时树脂中水分含量在短期内迅速增加，也说明存在着金属污染物，因为它促进氧化，加速解链。

3.胶态硅的污染。胶态硅污染发生在强碱性阴树脂交换器中。正常情况下，硅酸化合物通常不会污染强碱阴树脂，发生胶态硅污染的原因是再生不充分，或树脂失效后没有及时再生。若再生用的碱量不足，再生液流经树脂层时先是发生硅化合物被再生下来的过程；随后，当再生液继续流过时，因其OH—减少，pH值下降，再生下来的硅化合物会因水解而转化成硅酸。如果硅酸浓度较大，就会形成胶态硅酸。这种污染在对流式交换器中较容易发生，因为硅化合物常集中在树脂层的出水端。而在对流式设备的再生过程中，这些硅化合物必须流经整个树脂层，所以再生液的流出端，易形成胶态硅化合物。当这些硅化合物积累量较多时，便会出现污染物现象。

4.阴树脂的有机物污染。有机物污染是指离子交换树脂吸附了有机物之后，在再生和清洗时不能将它们解吸下采，以致树脂中的有机物量越积越多的现象。 我公司试用原水为池塘水，有机物主要是以腐殖酸和富维酸为主的腐殖质。腐殖质来自于土壤中，是因动植物腐烂而分解出的一些产物。腐殖质的分子结构较复杂，相对分子质量很大，且不同来源的腐殖质会有不同的分子结构。在腐殖质的分子结构中，有许多苯环，带有羧酸基(—COOH)、羟基(—OH)等许多官能团。

5.树脂的油污染。 矿物油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于树脂颗粒的表面，造成树脂微孔的污堵，致使树脂交换容量降低，周期制水量明显减少。

二、离子交换树脂受污染的防止

1.悬浮物污染的防止。防止这种污染，主要是加强原水的预处理，以减少水中悬浮物含量。交换器进水中的悬浮物含量越少越好，特别是对于对流式再生的设备。离子交换除盐系统要求进水悬浮物含量小于5mg/ L(顺流再生交换器）和小于2mg/L(逆流再生交换器）。 此外，为了清除树脂层中的悬浮物，还必须做好交换器的反洗工作。

2.铁污染的防止。为防止树脂铁污染，应尽量减少进水中Fe含量，离子交换除盐系统的进水要求Fe含量小于0.3mg/L。当采用含铁较高的地下水时，应采用曝气处理和锰砂过滤除铁；当采用铁盐作混凝剂时，应提高混凝沉淀效果，防止铁离子进入除盐系统。清除铁化合物的方法通常是用加有抑制剂的高浓度盐酸(例如10%～15%)长时间(如5～12h)与树脂接触；也可配用柠檬酸、氨基三乙酸、EDTA(乙二胺四醋酸)等络合剂进行综合处理。一般认为，每100g树脂中含铁量超过150mg时就要进行清洗。

3.胶态硅污染的防止 为了防止阴树脂胶态硅污染，树脂失效后应及时再生，再生剂用量应充足，增加再生接触时间。

4.有机物污染的防止。防止有机物污染的基本措施是在除盐系统之前将水中的有机物除去，例如进入离子交换除盐系统的进水限定CODmn＜2mg/L。但因有机物的种类甚多，所以现在还没有可将它们全部除去的方法。

三、树脂的清洗、复苏处理

1.悬浮物污染的清洗。从显微镜下能看出树脂表面有沉积物时，可采用空气擦洗除去。先将交换器的水位降到树脂层降到树脂层表面上300～400mm处，将空气枪插到树脂层底部，控制一定的空气压力和气量，使树脂强烈搅动；10～15min后停气用水反洗，以除去擦下来的污染杂质。这样反复进行擦洗和反洗，直到反洗排水清晰为止。

2.铁等离子污染的复苏处理。对那些不能用空气擦洗法除去的物质，如Fe3+、Al3+、CaCO3、Mg(OH)2，可用盐酸进行清洗。酸洗前应通过实验室试验，确定酸液浓度（常用2%、5%、10%、20%的浓度）和酸洗时间。为防止酸液被稀释影响酸洗效果，酸洗前应先将交换器或设备中的水位降到树脂层表面上200～300mm处，然后进酸浸泡或低流速循环，也可以二者交替进行。采用酸液浸泡方式酸洗时，可以通过压缩空气搅拌。受硫酸钙沉淀污染的阳树脂可用EDTA稀溶液清洗。

3.胶态硅污染的复苏处理。清洗二氧化硅污染可用烧碱，建议用量为130-160g/L，浓度为2.0%，处理温度为50°C-60°C。树脂床须先浸泡，如条件不允许，可将溶液以2个床体积/小时的流速通过树脂床，这方法的关键是保持较高温度及接触时间。

4.有机物、油污染的复苏处理。润滑油、脂类及蛋白质等有机质，经常存在于地面水中，当进入阳离子交换树脂层时，在树脂表面形成一层油膜，严重影响树脂的工艺性能，出现树脂层结块，树脂密度减小等不正常现象。受此类污染的阳树脂，可用加热到50～60℃的5%的NaOH进行碱洗。碱洗可分为3～4次进行，每次持续时间为4～6h，中间用水冲洗。复苏处理的终点可按排出废碱液的化学氧量降至100～150 mgO2/L控制。