火電廠離子交換樹脂電再生可行性探討

樊躍斌

摘要：本文主要針對火電廠補給水處理流程的缺陷問題，如除鹽工藝缺陷問題，提出一種全新的方法措施，以期可以給火電廠補給水處理流程提供良好保障。重點結(jié)合離子交換樹脂再生方法及技術(shù)內(nèi)容，利用電能技術(shù)條件，實現(xiàn)離子交換樹脂電再生的可能。并在此基礎(chǔ)上，通過實驗論證探究該種方法的可行性以及存在的問題，提出相關(guān)優(yōu)化措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠;離子交換樹脂;電再生;可行性;

對于火力發(fā)電廠生產(chǎn)工藝流程而言，水即可以作為熱力系統(tǒng)的工作介質(zhì)，又可以作為熱力設(shè)備的冷卻介質(zhì)。其中，對于補給水水質(zhì)要求而言，火電廠用水標準較為嚴格，像超高壓及以上的熱力設(shè)備機組在補給水質(zhì)量方面必須與純水接近。但是結(jié)合實際情況來看，多數(shù)火電廠在原水獲取方面多以城市污水廠、未經(jīng)處理的地表水或者地下水為主，必須經(jīng)過科學、合理的預(yù)處理，即除鹽處理后才可以用作鍋爐補給水使用。為確保補給水質(zhì)量安全，各大火電廠重點針對補給水的除鹽處理工作進行研究與分析，主張應(yīng)用離子交換等工藝方式優(yōu)化補給水水質(zhì)。但是部分方法存在環(huán)境污染問題，因此需要研究人員立足于火電廠補給水現(xiàn)狀，提出相關(guān)的優(yōu)化措施，以期確保補給水水質(zhì)安全。

1實驗背景與原理分析

1.1實驗背景

近些年來，研究人員針對電滲析法與離子交換法的優(yōu)勢問題進行了重點研究與分析，主張將電滲析與離子交換技術(shù)進行有機結(jié)合，確立出一個全新的技術(shù)體系—-電去離子技術(shù)體系（EDI）。電去離子技術(shù)體系通過混合處理陰離子與陽離子交換樹脂，不再借助化學藥劑就可以實現(xiàn)電再生過程[1]。根據(jù)近些年的應(yīng)用效果來看，電去離子技術(shù)取得了初步效益。在這樣的研究背景下，研究人員提出“是否可以利用電能實現(xiàn)離子交換樹脂直接再生的可行性”等問題，目的在于借助水電離再生功能將失效的離子交換樹脂進行優(yōu)化處理，避免以往酸堿再生的環(huán)境污染問題。針對于此，本文主要結(jié)合上述問題，重點針對火電廠離子交換樹脂電再生可行性問題進行探討與分析。

1.2實驗原理

將改裝好的普通電滲析再生室中輸入已失效的離子交換樹脂（利用初級除鹽水進行處理）。鑒于初級除鹽水鹽成分含量較少的影響，因此促使在極限電流條件下其無法承擔過多的導(dǎo)電任務(wù)。如此一來，導(dǎo)致少量水電離產(chǎn)生的氫離子與氫氧根離子會承擔導(dǎo)電任務(wù)。鹽分在陰陽離子的直接驅(qū)動作用下，會發(fā)生向兩側(cè)遷移的現(xiàn)象問題。其中，氫離子一旦進入失效樹脂的外電層當中，勢必會對鈣離子、鎂離子等發(fā)生化學反應(yīng)，主要以置換反應(yīng)為主。

在此過程中，陽樹脂會受到再生反應(yīng)的影響轉(zhuǎn)變成為H行。而被置換下來的鈣離子、鎂離子等則會在極短的位移變化中進入陽膜邊界當中。受到陽膜活性基團的作用會進入濃水室當中，清除干凈。如此一來，再生反應(yīng)基本上可以得到再次順利進行。根據(jù)反應(yīng)原理來看，上述反應(yīng)的不斷進行促使弱電解質(zhì)發(fā)生電離反應(yīng)，促使混床內(nèi)的失效陽離子會在交換樹脂的介質(zhì)作用下而滿足再生反應(yīng)目標。同理，被硫酸根離子、氯離子等飽和失效的陰離子也會在交換樹脂的作用下，滿足再生反應(yīng)目標[2]。

2實驗裝置與方法

2.1?實驗裝置

關(guān)于實驗裝置的選擇問題，主要以單級三隔室離子交換樹脂再生裝置為主。該裝置在組成方面與普通電滲析器相仿，主要以陰極室、陽極室以及再生室為主。其中，再生室主要是將完全失效的陰陽離子交換樹脂，按照一定的實驗要求進行合理處置，如利用蠕動泵實現(xiàn)循環(huán)過程，以便合理的調(diào)整再生室溫度。另外，關(guān)于離子交換樹脂的選擇問題，建議火電廠工作人員可以根據(jù)火電廠實際需求進行合理選擇，本實驗主要以苯乙烯系強酸性陽離子交換樹脂、苯乙烯系強堿性陰離子交換樹脂為研究裝置。另外，選擇合理的水處理實驗裝置、離子交換柱等。

2.2?實驗方法

正式實驗之前，事先利用化學處理方法將完全失效的陰陽離子交換樹脂裝入到再生室當中，并且在極室內(nèi)部灌入一定濃度的硫酸鈉溶液。接通電源之后，根據(jù)實際情況調(diào)整電壓，以便可以隨時監(jiān)測實驗過程電壓變化情況以及電流情況。與此同時，重點關(guān)注再生室溫度變化情況，盡量將溫度控制在合理范圍內(nèi)，如50℃以內(nèi)。再生實驗結(jié)束之后，利用高純水取出樹脂。并且按照小型水處理實驗要求，作為衡量再生結(jié)果的指標數(shù)據(jù)[3]。

3實驗結(jié)果與分析

3.1?實驗結(jié)果

混床樹脂電再生基本趨勢主要以隨著通電量的不斷增加，促使工作交換容量也趨于增加發(fā)展，可以滿足現(xiàn)場標準要求，然而，隨著實驗次數(shù)的不斷累積，逐漸出現(xiàn)再生時間長、重現(xiàn)性差、樹脂理化性能嚴重下降、陰陽樹脂再生不平衡等現(xiàn)象問題。我們需要針對這一問題進行重點研究與分析，以供參考。

3.2?實驗分析

失效樹脂趨于飽和化狀態(tài)發(fā)展時，基本無法再參與離子交換過程當中。此時會受到直流電場的橫向遷移作用，進入工作底部過程中所有離子會發(fā)生遷移變化問題。同時保護層內(nèi)部電解質(zhì)離子較少，濃差變化問題明顯，促使水電離反應(yīng)不斷發(fā)生，生成大量的氫離子與氫氧根離子。而對于失效層與工作層而言，內(nèi)部離子濃度較高，濃差極化問題不明顯，難以發(fā)生水電離現(xiàn)象。最重要的是，樹脂顆粒在此過程中發(fā)生循環(huán)反應(yīng)，如再生—失效—再生，導(dǎo)致樹脂顆粒發(fā)生明顯的膨脹變化，引發(fā)其理化性能下降、再生效果不穩(wěn)定等變化問題。

4結(jié)論

總而言之，基于本實驗條件下通過利用水電離方法可以直接實現(xiàn)再生離子交換樹脂的要求。但是從客觀角度上來看，水電離方法獲取的再生例子交換樹脂在存在再生時間長、重現(xiàn)性差以及樹脂理化性能下降等不同方面和程度的缺陷問題，因此在可行性方面有待考究或者是有待尋求一種優(yōu)化措施進行處理。再加上水電離本質(zhì)上屬于微觀電化學領(lǐng)域范疇，難以運用常規(guī)實驗手段對其進行研究與分析。針對于此，建議研究人員應(yīng)該重點夯實自身對于水電離問題的基礎(chǔ)性研究力度，以確保水電離理論知識得以順利運用，為后續(xù)生產(chǎn)實踐提供指導(dǎo)建議。

參考文獻：

[1]趙英，路光杰，尹連慶.火電廠離子交換樹脂電再生可行性探討[J].?電力科學與工程，2012（04）：73-75.

[2]趙菲.?火電廠離子交換樹脂電再生的實驗研究[D].華北電力大學，2012.

[3]王方，王明亞，王明太.?混床離子交換樹脂電再生技術(shù)[J].?當代化工，2016，39（05）：563-566.

（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責任公司）