水源变化对离子交换树脂的影响及处理措施

张庆华（中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

水源变化对离子交换树脂的影响及处理措施

张庆华（中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

分析了地下水混掺地表水后水质特点，主要探讨了它对原有离子交换树脂的影响，并提出消除该影响的对策，为推进减少地下水资源使用提供宝贵经验。

离子交换树脂；中性盐；COD；重碳酸盐

天津某石化地下水混掺地表滦河水后发生很大变化，水温降低，总含盐量增加，中性盐比重增加，重碳酸盐、硅酸盐比重减少，COD含量增加。固定阳双层床、阴双层床的强弱树脂填装比例不能处理剧增的中性盐离子，导致离子交换器周期制水量下降；混掺地表滦河水后的水温降到4℃，影响到离子交换效果；另外树脂出现再生不下来，二级除盐水电导率出现偏高等情况。

1 离子交换树脂的作用原理

天津某石化水处理车间脱盐水采用二级离子交换法，将水中盐类除去。先由H型阳双层交换器和OH型阴双层交换器串联组成一级脱盐系统，进入脱盐系统的原水中，常含有Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子和SO42-、CL-、HCLO3-等阴离子以及弱酸H2CO3和H2SiO3，当此水通过弱酸H型树脂是，水中各阴离子均被树脂吸着，树脂上的H+被置换到水中。然后通过弱、强碱性OH型树脂时，水中各种阴离子均被树脂吸着，树脂上的OH-置换到水中与水中的H+结合成水。

水源变化对离子交换树脂的影响及处理措施

1.1 水源变化对强弱树脂装填比例的影响

1.1.1 周期制水量减少

原来每台阳离子交换器内装强、弱树脂比例1：1，每台阴离子交换器内装强、弱树脂比例1：1.5，混掺地表滦河水后，阳、阴离子交换器周期制水量大幅度减少。

1.1.2 处理措施及效果

弱酸性阳离子交换树脂只能在pH＞4时进行交换反应，而中性盐分解则生成强酸，不能进行中性盐分解反应，此时需要增加强阳树脂装填量；进入阴离子交换器水质pH＜4，弱碱树脂交换反应未受影响，阴离子H2CO3、H2SiO3减少，需要减少强碱树脂装填量增加弱碱树脂量。按照地下水混掺滦河水1比1.5，根据树脂工作交换容量及泄漏量确定强弱树脂装填量为，强阳：弱阳=2.2:1，阳离子交换器理论周期制水量1777 m3；强阴：弱阴=1:1.9，阴离子交换器理论周期制水量2097 m3。

表1 水源变化前后及调整树脂比例离子交换器周期制水量对比

调整树脂填装比例后，地下水混掺滦河水后阳离子交换器、阴离子交换器的周期制水量分别增加约1200吨。

1.2 水温对离子交换树脂的影响

1.2.1 离子交换器树脂交换能力下降

由于滦河水为地表水，冬季低温时水温较低达到5℃，影响树脂活性和离子交换器周期制水量，阴离子交换器再生时，低温NaOH再生液中的OH-的扩散受到较大的影响，影响树脂的再生效果。

1.2.2 处理措施及效果

提高水温可以加快提高离子交换效果，同时离子的热运动加快，单位时间内离子接触树脂颗粒表面的次数增多，水的粘度减小，液膜变薄，故可以促进离子交换树脂对水中离子的吸附速度。

提高再生液温度，有利于提高树脂的再生度。这是因为提高再生液温度能同时加快再生过程中离子内扩散和膜扩散的速度，有利于再生交换，实验证明：高温再生比常温再生的平均再生度提高5%以上，并能提高HSiO3-的洗脱率。

对水源加温采取两种方法。

在两根来水管道上加装气汽混合器，低压蒸汽均匀进入水中对水源进行加热。

两条宝坻水来水管线分别引入凝结水给来水加温。

考虑避免高温来水对阴树脂降解的不利影响，控制加温后水温为20℃～30℃。

表2 调整树脂比例前每小时引入35吨凝液加温前后周期制水量对比

树脂装填比例饿调整前，进行加温实验，阳离子交换器、阴离子交换器的周期制水量分别增加约400吨。

1.3 COD偏高对离子交换树脂的影响

1.3.1 处理水中黄褐色漂浮物，树脂抱团

自从混掺滦河水后，离子交换器再生废水出现大量淡黄色泡沫，交换器树脂填装层上部及中间水箱内发现黄褐色漂浮物。阳离子交换器、混床分别出现树脂抱团分层效果不好，导致阳床和混床树脂再生困难的情况。取样对黄褐色漂浮物高温600℃灼烧，挥发分达到94%，判断阳、阴树脂受轻度有机物污染，树脂产生腐殖酸钙，对阳树脂影响严重。

1.3.2 处理措施及效果

加强再生交换器逆流冲洗，缩短阳床大反洗周期，10个周期大反洗改为5个周期进行一次大反洗，阳床树脂倒入空罐再倒回进行擦洗，用3%浓度盐酸浸泡复苏。混床补充强阳树脂，倒入空罐进行擦洗，用5%碱液浸泡24小时复苏，增加正洗时间达8个小时。中间水箱采取高液位溢流等方法以及人工打捞的方法，使水箱内黄褐色漂浮物减少。

2 结语

提高水源温度更换树脂比例后，离子交换树脂可承受混掺滦河水比例提高，由原来的地下水：滦河水=2:1提高到地下水：滦河水=1:2，降低了对地下水的使用量，阳离子交换器、阴离子交换器在地下水混掺滦河水1：1.5情况下，周期制水量比采取措施前增加约1600吨，二级除盐水电导率低于0.18μs/cm。

[1]祁鲁梁、李永存、李本高水处理工业运行管理实用手册中石化出版社2002年118.

[2]周本省.工业水处理技术[M]北京：化学工业出版社，1997.2 169-184.