離子交換樹脂污染與復蘇處理

王玉麗 孫敬軒 孫明洋

摘要：隨著工業化程度的不斷提高，使得地表河流污染的日益加重以及地表水中離子含量大幅增加，導致離子交換樹脂的污染時有發生。基于此，本文闡述了離子交換樹脂污染復蘇處理的必要性，對離子交換樹脂污染的主要原因及其復蘇處理進行了探討分析。

關鍵詞：離子交換樹脂污染；復蘇處理；必要性；原因；處理方法

一、離子交換樹脂污染復蘇處理的必要性

離子交換樹脂是帶有交換離子的活性基團、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。由于地表水中離子含量大幅增加，使得離子交換樹脂的污染時有發生，比如脫鹽水原水采用離子交換樹脂處理，冷凝液采用精密過濾加混床樹脂處理，隨著運行時間的增加，樹脂污染時有發生。樹脂污染使之性能也會發生變化，導致出水質量不合格、鹽耗增高、提高制水成本、浪費資源、污染當地環境等。因此非常有必要對離子交換樹脂污染進行復蘇處理。

二、離子交換樹脂污染的主要原因分析

（一）強酸陽樹脂

陽樹脂一般會被原水中的懸浮物、油類及微量的有機物、重金屬污染。但從目前所做的大量試驗發現，陽樹脂被氯氧化變質的情況所占比例較大。氯是一種強氧化劑，對強酸樹脂有很大的破壞作用，會導致樹脂的強度降低，樹脂的工作交換容量降低，再生的酸耗明顯增大，再生用水量增加。陽樹脂的碳鏈氧化斷裂產物由樹脂上脫落下來，變為可溶性物質。這些可溶性物質中還會有弱酸基，因此當它隨水流進入陰離子交換器時，首先被陰樹脂吸著，吸著不完全時，就流進陰離子交換器的出水中。有的甚至會隨補充水送到鍋爐，在鍋爐高溫、高壓下，樹脂分解成有機酸，在水冷壁管內蒸發和濃縮，容易引起水冷壁管及汽輪機葉片的酸性腐蝕，嚴重影響機組的安全運行。

（二）強堿陰樹脂

有機物、鐵、硅、微生物膠體或類膠體都會對陰離子交換樹脂產生污染，通常情況下有機物的污染起主導作用，而鐵、硅等其他雜質對樹脂的污染是與有機物產生的污染同時進行的，它們相互締合或呈共聚狀。在水體中腐殖酸是以復雜的芳香核為核心，通過化學或物理形式如共價健作用力、靜電作用力、范德華作用力、氫鍵等作用力連接著多糖、蛋白質、簡單酚、金屬。可見有機物是產生陰離子交換樹脂污染的主要因素。天然水中存在的有機物主要是腐殖酸。腐殖酸是分子量很大的帶有多胺基和多梭基的酸類物質，其成分極其復雜，并隨著環境條件的變化而變化。由于腐殖酸分子量大而親水性差，在與樹脂的接觸過程中，很容易被具有多孔性和疏水性的樹脂骨架吸附。這種吸附以范德華力為主，一旦腐殖酸吸附在陰離子交換樹脂上，它的易彎曲性以及樹脂的多孔瓶頸性，導致腐殖酸不易被洗脫，樹脂在運行過程中有機物會越積越多，從而影響樹脂的正常離子交換過程，造成對陰離子交換樹脂的污染。就水處理系統而言，陰離子交換樹脂受有機物、硅污染的可能性大，而受金屬污染的可能性小。因為陰床在陽床之后，陰離子交換樹脂在運行、再生過程中接觸的金屬離子量較小，所以一般情況下，陰離子交換樹脂受金屬污染的程度不嚴重。由于陽床并不能有效地去除生水中的有機物和膠體硅等雜質，當陰離子交換樹脂再生不充分時，就可能引發硅污染問題。近年來研究發現，陰離子交換樹脂在受有機物污染的同時，常常伴有膠體硅污染問題。具體表現為樹脂在使用一定時間后，出現顏色變深、體積膨脹；設備周期制水量減少；正洗時間延長、再生操作困難；出水漏硅量增大、電導率值上升等現象。

三、離子交換樹脂污染的復蘇處理方法

（一）陽樹脂的復蘇處理方法分析

主要有：（1）壓縮空氣擦洗法。主要是除去樹脂表面的懸浮物，先將樹脂，小反洗再大反洗，待樹脂沉降之后樹脂表面留有300mm左右，用壓縮空氣從樹脂的最底部進入，保持陽床的頂部出排氣口壓力在0.2MPa左右10分左右，再反洗至水清，這樣如此循環幾次。（2）酸洗法。從樹脂污染的狀況來看，假若樹脂是被鐵離子、鋁離子等污染，用壓縮空氣擦洗是難以除去的，可以使用鹽酸處理。可以事先做個小型試驗來確定樹脂污染的程度以便確定酸洗的濃度以及酸洗的時間，可以利用現場的再生系統，配置合適的鹽酸濃度進行酸洗。酸洗之前樹脂最好使用壓縮空氣擦洗、反洗后再進行酸洗或者酸的浸泡。（3）堿洗法。如果來水之中含有微量的油脂以及有機化合物，此類物質會在樹脂的表面形成一層油膜，從而導致樹脂變黑、阻止水中的離子與樹脂交換，與陽樹脂受鐵污染后變黑相似的狀態不易辨別。可以通過小型試驗來確定，取少量受污染的樹脂放入25ml的試管中，加少量的除鹽水劇烈的搖動，偌水面出現“彩虹”現象，則說明樹脂已被油脂有機化合物所污染。此污染物可以用5%的NaOH溶液并加熱到55+5℃進行堿洗，每次清洗3-4小時，采用動態與浸泡的方法都行，反復進行以上操作最少3次以上即可。

（二）陰樹脂的處理方法分析

因為影響離子交換反應的因素眾多，它既受原水中水質、陰離子性質及樹脂性能的影響，又受離子交換裝置、操作條件的影響。離子交換樹脂的懸浮物的污染在很大程度上取決于操作條件和使用環境。當制備純水的離子交換系統長期擱置不用，系統暴露于大氣之中，使系統中滋生細菌，甚至生成藍藻或者樹脂變色，這些都是離子交換樹脂懸浮物中毒的主要原因。有學者研究表明，水中的溶解性有機物主要是依靠范德華力吸附在離子交換樹脂的骨架上。由于陰離子交換樹脂的結構決定它極易受到污染，且污染后難以復蘇。因為陰離子交換樹脂耐受溫度范圍窄（0℃-48℃）.當混床出水電阻率變化曲線呈圖1形式時，我們即視該系統離子交換樹脂被污染。溫度過高容易造成樹脂分解；冬季溫度過低，會導致樹脂破裂，因此應慎重處理受污染的樹脂。

四、結束語

綜上所述，目前常見的樹脂污染主要表現為強酸陽樹脂污染、強堿陰樹脂污染。因此在水處理除鹽系統運行中的離子交換樹脂污染時，要及時根據運行狀況、設備系統、再生劑質量、原水質量的變化情況，對其進行復蘇處理，這樣不僅可以節約制水成本，而且還可以提高制水質量。

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