火電廠水處理陽離子交換樹脂污染的原因與復蘇

丁 磊

（遼寧大唐國際錦州熱電有限責任公司，遼寧 錦州 121000）

0 前言

在火電廠的生產過程中，水作為大部分機械設備的工作介質和冷卻手段其消耗量非常巨大。我廠化學水處理每天外供及自用除鹽水量在400m3/d 左右可見火電廠發電及工藝用水量之多。而火電廠的用水質量必須嚴格要求，有的超高壓設備的補給水甚至需要接近純水水質的補給水困為補給水質的達標與否關系到生產機械的安全運行。但是，由于火電廠的水源般都是沒有經過處理的地下水，因此，必須對水進行嚴格的處理后才能投入火電生產用。目前絕大多數火電廠都是采用離子交換法制取除鹽水而作為離子交換法核心部件的陽離子交換樹脂其性能的好壞將直接影響到電廠設備的安全、高教的運行。因此，針對離子交換樹脂在生產過程中因為化學結構遭到破壞或者收到雜質污染而出現的中毒現象，準確分析其受到污染的原因并提出相應的解決辦法對火電廠生產運行就顯得非常重要。

1 火電廠水處理陽離子交換樹脂污染的原因

所謂離子交換樹脂，就是用苯乙烯或者丙烯酸通過聚合反應生成的具有獨立三維空間的的立體骨架，再對骨架導入不同的化學基團加以修飾所得到的物質.按照導入團得性質可分為陽高于交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。陽離子交換樹脂大都是向骨架導入硫酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H4OH)等酸性基團，在水溶液中能夠電離出氫離子，溶液中的金屬離子或其他陽離于進行交換。如含有硫酸基的陽離子交換樹脂可將其結構式簡單表示為R-SO3H 式中R 代表樹脂母體其交換機理為

水處理系統中的陽離子交換樹脂，可以經過離子交換反應除去水中的金屬離子等陽離子。從而為火電廠各種高壓設備提供合格的除鹽水。陽離子交換樹脂雖然比陰離子交換樹脂要相對穩定，但在使用過程中，或者在運輸及存儲時也容易因為有害物質的侵入或者結構的破壞而受到污染，嚴重影響陽離子交換樹脂的工作性能。樹脂污染一般分為二種氧化劑等污染和樹脂交換孔被雜質堵塞或者表面被覆蓋，交換基團被占據產生樹脂中毒，導致交換容量下降，再生困難。這種情況是可以通過樹脂性能恢復的處理來復蘇其機能。但是前一種情況樹脂老化是無法恢復的。結合火電廠的生產工藝和生產過程來看，火電廠水處理系統中的陽離子交換樹脂容易受到金屬離子的污染、懸浮物的污染和有機物的污染此外。油脂和陽離子交換樹脂再生劑的純度也會影響樹脂的性能。

1.1 金屬離子的污染

金屬離子的污染主要包括鐵污染和鋁、鈣污染。陽離子交換樹脂容易受到鐵污染主要是困為：火電廠的水源一般是地下水或者地表水，由于環境污染問題，導致水中金屬離子尤其是鐵離子含量嚴重超標；設備的進水管道或者交換器內部受到腐蝕而產生鐵化物；此外有的再生劑也含有少量的鐵雜質。相關學者研究表明，鐵對陽離子交換樹脂的污染主要是因為Fe3+，水源中的鐵離子大都以Fe2+的形式存在，其容易與樹脂發生交換反應，而且Fe2+非常容易被氧化為Fe3+，而Fe3+在水溶液中容易形成帶正電荷的膠體粒子，帶正電荷的膠體會吸附其它雜質進步形成高價鐵化物而沉積在樹脂交換通道內部，從而堵塞陽離子交換樹脂的交換通道；另外，由于陽離子交換樹脂的吸附作用，懸浮狀態的鐵化物容易受到陽離子交換樹脂的吸附作用而在交換樹脂的表面形成一層鐵化物從而阻止了水中的其它離子與樹脂的交換反應。

1.2 懸浮物的污染

水源中含有大量的懸浮物是造成陽離子交換樹脂懸浮物污染的最主要的原因。在水的除鹽處理過程中，水中的大量懸浮物可直接進入離子交換器這些懸浮物將包裹在陽離子交換樹脂的表面液膜層上，致使樹脂的交換容量降低，如果不進行及時處理，隨著懸浮物的積累和積聚，將堵塞樹脂的離子交換通道嚴重污染陽離子交換樹脂。這種污染類型可以直接通過顯徽鏡來鑒別。

1.3 有機物的污染

由于環境污染等原因。火電廠的水源中存在著少量的有機雜質，這些有機雜質一般是相對分子量為500-5000 的高分子化合物。當這些線性大分子有機物進入陽離子交換樹脂內部時，分子內帶負電的集團將與陽離子交換樹脂帶正電的基團發生電性復合作用，從而占據或者結合陽離子交換樹脂上的活性基團，致使樹脂的交換能力急劇下降。

1.4 油脂污染

油脂對陽離子交換樹脂的污染主要是因為油脂可以在樹脂的表面形成一層致密的油膜這層油膜可以堵塞樹脂的離子交換通道入口，導致樹脂的交換容量急劇下降，還可導致樹脂粘結，影響樹脂的性能及出水的水質。另外油膜也會增加樹脂的浮力反洗時會有較大損失。造成陽離子交換樹脂污染的油脂主要有兩個來源，一是水源中存在的潤滑油等油脂類物質；一是水處理系統的設備密封措施不到位，導致油脂泄漏而造成樹脂的油脂污染。油脂污染可以通過觀察有無“彩虹”現象來鑒別。

1.5 再生劑的污染

再生劑的污染一般主要是由于再生劑的鐵含量超標及再生劑中含氯引起的。有研究表明：再生劑中含有Fe3O4、NaCIO2時會發生化學反應生成高價鐵酸鹽進而導致鐵污染且游離氯會使樹脂的結構發生變化（如溶脹、破損及降解等）嚴重影響樹脂的交換能力。

2 陽離子交換樹脂污染后的復蘇方法

首先，必須明確樹脂受到的是何種污染然后才能針對性的采取復蘇措施。把好水源關，樹脂中的污染物主要與水資源有關系因此水資源成為防止樹脂污染的一個重要因素。避免直接將井水被污染的其它水源直接送入陽床。一般采用自來水，自來水中沒有懸浮物，可以避免污染，利用自來水還有另外—十優勢，那就是可以提高樹脂的工交降低此對程中的酸堿消耗量；但是利用自來水的管道，應該隨時清理，避免腐蝕.機械工作中所需要的油脂應避免對水源的污染。

鐵污染可以采用10%的鹽酸進行浸泡處理然后用蒸餾水沖洗反復進行直至排出的廢液中無Fe3+再用堿沉淀鐵離子然后調節附至中性即可。為預防陽離子交換樹脂的鐵污染，建議定期用5%—10%的熱鹽酸溶液浸泡。發生鋁、鈣污染時，通常采用10%的鹽酸溶液加絡合劑對陽樹脂進行沖洗就可達到復蘇的效果。

有機物污染有兩種方法可以復蘇，是采用氯化鈉和氫氧化鈉按3比1 的比例配置成的混合溶液對被污染的樹脂進行浸泡處理然后用鹽酸除去沉淀物，調節PH 即可復蘇陽樹脂，二是采用含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液處理但是次氯酸鈉的強氧化性對樹脂有損害使用時必須嚴格控制濃度和時間，處理次數般不能超過兩次。

油脂污染采用5%的NaOH 溶液、或NaOH 與Na2CO3混合液進行清洗，也可采用非離子型表面活性劑來復蘇陽樹脂。而懸浮物的污染利用空氣來攪動樹脂，達到對樹脂進行擦洗的目的，今兒復蘇樹脂。再生劑的污染目前還沒有很好的解決辦法。只能通過控制再生劑中的Fe3+，NaCI 等雜志的含量來預防污染。

3 結語

為保證陽離于交換樹脂的性能，必須定期對陽離子交換樹脂進行清洗和保養；重視水源的監督和控制；嚴格預防可能發生的各種污染。發生污染后能及時有效的復蘇樹脂.以保證火電廠的安全、穩定運行。

［1］中國電力企業聯合標準化部電廠化學[M].中國電力出版社，2004.

［2］宋姍姍.動力設備水處理手冊[M].北京：中國電力出版社.