混合离子交换器制水周期减少的因素

瞿宏 白小峰 赵静

摘要：针对混合离子交换器在实际运行中出现的周期产水量下降的问题，混床再生频繁，酸、碱耗高等问题，从树脂性能、进出水水质及设备、再生过程等方面进行了深入分析，探讨了影响混床周期制水量的主要原因。

关键词：混床离子交换系统;周期产水量;混床再生

1、混床周期产水量下降的原因分析

1.1 混床离子交换树脂性能的下降

树脂在长期使用过程中，性能会逐渐下降。导致树脂性能下降的原因很复杂。树脂污染是影响树脂性能的重要因素。树脂污染是指树脂的表面和空隙中积累污垢或树脂的交换基团上吸附了不可交换离子的污染物质。（1）有机物的污染。混床进水中存在的腐殖酸、集团性的有机杂质吸附在树脂上，占据或结合了树脂上的活性基团降低了树脂的交换能力。交换容量随之下降。另外，污染阴树脂附着的有机物.随混床的运行逐渐被水中的矿质酸所取代释放。造成出水电导率升高，周期产水量下降。（2）油脂的污染。混床进水中的膜状物油类物质堵塞或者包裹了树脂表面的微孔，阻挡了离子的交换吸附，使树脂受到污染。（3）悬浮物的污染。悬浮物污染树脂的原理和油脂类似，悬浮物紧裹着树脂表面的液膜层，隔绝了阳离子树脂的离子交换过程，使树脂受到污染。（4）胶体物质的污染。水中以带负电为主的胶体颗粒，使阴离子交换树脂受到污染，胶体物质中的胶体硅对树脂的危害最为严重，它吸附并聚合在胶体表面，阻止了离子交换过程的进行。（5）金属离子的污染。进水中还含有少量的高价金属离子、大分子有机物与铁形成螯合物（即有机铁），它与强碱性阴树脂进行交换反应，集结在交换基团的位置上，堵塞树脂的交换孔道，使交换容量和再生容量下降，再生效率降低，再生剂与清洗水耗量增加，进一步导致树脂铁“中毒”。（6）再生剂的污染。离子交换树脂的再生剂可能混有许多杂质，导致再生剂不纯，使树脂受到污染。此外，细菌等都会使树脂遭受不同程度的污染。

1.2混床进水水质的下降

混床进水水质是影响混床周期制水量的主要因素。混床的进水一部分是反渗透的出水，一部分是回收的冷凝液;反渗透系统经过长期使用，其中的反渗透膜的性能不断下降，导致反渗透出水的电导率上升，回收冷凝液水质不稳定，电导率波动大，混床的离子交换树脂的交换容量是基本一定的，就导致其出水水质下降或者运行周期缩短。

1.3混床再生时反洗分层的控制

混床再生操作包括反洗分层、再生置换、冲洗、混合、正洗、备用等环节。树脂分层也是混床再生过程中的一个重要环节。树脂分层的效果与阴阳树脂的湿真密度差、树脂粒度的均匀程度以及树脂的失效程度等因素有关。阴阳树脂的湿真密度差和树脂粒度的均匀程度是树脂本身的特性，树脂的失效程度可以通过“进碱失效”的方法控制，从混床的进碱口加入1.5 ～2.0 %的NaOH 溶液，使阴树脂尽可能地转化成OH 型，阳树脂转化成Na型，增加了阴阳树脂的密度差，来起到强化分层的效果。再生时反洗流量过大，导致上层树脂会被水流带走，使树脂大量流失。

1.4混床设备结构的影响

随着供水量逐年递增，混合离子交换器的中排装置，在强制高负荷状态下运行，使中排装置压弯发生严重损坏，支管严重变形、下弯，支撑中部出现断裂，中排母管下塌呈“V”形状，支管变形严重。中排装置损坏后轻者使混合离子交换器设备周期制水量下降，运行周期变短，设备再生操作频繁。重者使设备中排出水漏树脂，设备无法再生操作，同时，阀门老化失效也会引起混床工况下降，这种状况已严重影响了系统运行的安全可靠性。

除盐水系统中混床系统运行周期缩短的原因可以归结为四点：混床离子交换系统树脂性能的下降、混床进水水质的下降、混床再生时反洗分层的控制不佳、混床设备结构的影响。有效解决这些问题，就能使混床周期制水量得到提升。

2、解决途径探索

针对这些可能导致混床周期制水量下降的原因，采取了对应的措施，改进了混床再生的方法，提高混床的周期制水量。

2.1添加树脂

因为树脂的大量流失，混床内的树脂比例失调，经过取样试验和外部测量相结合，掌握混床内的阴阳树脂比例，对混床进行了树脂添加。

2.2 改善水质

改善混床的进水水质，缓解混床的运行压力，增大混床制水量。混床的上级系统为反渗透系统，提高反渗透的产水水质，可以缓解混床的运行压力，提高混床的产水量。为此，通过对反渗透膜的定期清洗来达到降低产水电导率的效果。有效的提升了反渗透的运行效果，改善了混床的进水水质。进水水质的提高能够使混床周期制水量增大，运行周期上升。对冷凝液水质采取有效的监控，保证合格冷凝液进入系统。

2.3改进混床再生方法，提高混床产水量

控制反洗的压力、流量，防止混床内树脂的流失。再生时严密关注上排阀

防止树脂流失。分层时先用小流量松动树脂，再逐步加大流量，如确因压实或树脂抱团不能松动树脂，应采用放水至树脂层上200mm，后通压缩空气的方法松动树脂后再分层。通过压缩空气对树脂的气擦洗，反洗后将污堵物排出混床，可以降低混床运行的压差。

2.4混床设备的改进

改进中排装置，在运行过程中通过严格控制混合离子交换器的运行压力以及系统进出口的流量和压差;在机械结构设计上增加支撑槽钢强度，在此同时应该做好对床内钢结构的防腐工作，以免因为连接部位的腐蚀造成支撑结构的塌陷;做好设备阀门更换工作，及時发现并修复老化、内漏的阀门。

3、结语

对于运行中出现的一些问题，通过我们仔细的观察分析判断也是可以控制的，尽可能的优化脱盐水装置运行并更加完善，这就需要我们加强运行监控和定期检查、跟踪分析，使脱盐水装置保持安全稳定的生产。

参考文献

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