陽(yáng)離子交換樹脂的復(fù)蘇

1、. .陽(yáng)離子交換樹脂的復(fù)蘇陽(yáng)離子交換樹脂在水處理系統(tǒng)中主要用來(lái)除去天然水中的陽(yáng)離子。由于陽(yáng)離子交換樹脂在處理系統(tǒng)中的位置相對(duì)靠前，它所受到的污染有別于陰離子交換樹脂，受到污染的陽(yáng)離子交換樹脂通常會(huì)發(fā)生周期制水量減少，工作交換容量下降，出水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象，而且會(huì)對(duì)后續(xù)的陰離子交換樹脂的制水過(guò)程產(chǎn)生不利的。對(duì)被污染的樹脂進(jìn)展及時(shí)的診斷和有效的復(fù)蘇對(duì)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行具有很重要的意義。1 污染機(jī)理簡(jiǎn)介樹脂為多孔網(wǎng)狀立體構(gòu)造，多孔網(wǎng)眼是離子在樹脂內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)出的通道，通道內(nèi)壁具有眾多的功能基團(tuán)，是離子交換反響的活性點(diǎn)，一旦此活性點(diǎn)被覆蓋，離子交換過(guò)程就無(wú)法進(jìn)展。在離子交換過(guò)程中，交換勢(shì)能較高、附著力強(qiáng)的離

2、子或大分子之類的物質(zhì)，容易被交換或吸附到樹脂上，而在再生時(shí)卻難以洗脫下來(lái)，從而阻礙了離交換反響的講行或是在離子交換反響過(guò)程中生成難溶的沉積物，并沉積在樹脂內(nèi)部，阻塞了離子交換的通道。2 陽(yáng)離子交換樹脂的不同污染形式及解決方法2.1混凝劑過(guò)量引起的污染為了解決水中懸浮物的，預(yù)處理中通常要投加混凝劑，一旦混凝劑投加的量不適宜就會(huì)對(duì)后面的陽(yáng)離子交換樹脂產(chǎn)生污染。據(jù)報(bào)道1，在使用epiDMA(二甲胺環(huán)氧鹵丙烷)和polyDADMAC(二烯丙基二甲胺氯的均聚物)作為混凝劑時(shí)，假設(shè)出水中含有1 mgL的上述混凝劑時(shí)就會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)離子交換樹脂的嚴(yán)重污染，而且發(fā)現(xiàn)具有線性構(gòu)造的混凝劑更容易污染樹脂，并能夠進(jìn)入樹脂

3、顆粒內(nèi)部。當(dāng)樹脂發(fā)生上述污染時(shí)，如果污染程度不是很嚴(yán)重可以采用如加大反洗流速、延長(zhǎng)反洗時(shí)間或通人壓縮空氣等手段予以復(fù)蘇。如果污染程度較嚴(yán)重時(shí)，可以采用參加外表活性劑和分散劑的方法。其中外表活性劑可以增加樹脂外表的親水蛀；而分散劑那么可以保證從樹脂上脫離下來(lái)的顆?？梢员环稚⒌剿芤褐腥?。據(jù)報(bào)道，羅門哈斯公司的非離子外表活性劑TritonCF-54和分散劑Orotan 7312對(duì)解決這一問(wèn)題有較好的效果。Nalco公司3采用了在受到污染的樹脂層反洗過(guò)程中參加由外表活性劑和分散劑等藥劑復(fù)配的復(fù)蘇劑對(duì)樹脂進(jìn)展復(fù)蘇也取得了良好的效果。假設(shè)陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)污染了陽(yáng)離子交換樹脂也可以采用4%的氫氧化鈉溶液處

4、理以溶解聚電解質(zhì)到達(dá)復(fù)蘇樹脂的目的。2.2 鐵離子的污染陽(yáng)離子交換樹脂易受到鐵離子的污染，尤其是在以井水作為水源的水處理系統(tǒng)中更為嚴(yán)重。鐵離子對(duì)樹脂的污染有三種不同的情況。如果鐵離子以膠態(tài)懸浮體出現(xiàn)的話，它會(huì)從過(guò)濾器中漏過(guò)而污染陽(yáng)離子交換樹脂。鐵以二價(jià)鐵離子的形式交換到樹脂上，隨后拿被氧化成三價(jià)鐵離子，從而在樹脂顆粒上形成凝膠狀的不溶于水的鐵的氫氧化物可能交換到樹脂上的二價(jià)鐵離子在樹脂的交換基團(tuán)上直接轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，但在再生過(guò)程中不能被完全除去而殘留在樹脂中。如果發(fā)生了第一種情況，可以采用反洗的方法將樹脂層中累積的膠態(tài)懸浮體除去。如果在整個(gè)樹脂層中發(fā)生了鐵離子的累積，那么可以采用亞硫酸鈉或亞

5、硫酸氫鈉處理樹脂，這樣就可以將三價(jià)鐵離子復(fù)原成更易溶解的二價(jià)鐵離子，而后者對(duì)樹脂的親合力要小于前者。通過(guò)灼燒樹脂5或分析濕樹脂的鐵含量可判樹脂受鐵和其它離子污染的程度。具體見(jiàn)表1、表2。表1樹脂灼燒灰分中元素的質(zhì)量比與樹脂污染程度的關(guān)系組分不同污染等級(jí)時(shí)各元素占樹脂的質(zhì)量比/%很低低中等嚴(yán)重很嚴(yán)重極嚴(yán)重鈣<112244.55.7. 鎂<0.50.50.73 ' I2 b7 z; K3 h+ q5 T0.70.9; V5 J6 w/ R$ 2 X9 - p2 G0.91.51.52.07 G( w# H4 f+ b" "3 w! b>2.0! l:

6、L, z9 V" b鋁<0.250.250.50.50.70.71.09 v4 "7 t* w/ 9 # k0 I* 9 t# f1.01.5>1.5; k' s$ V& V( , X' B3 q( V& j鐵" W3 o$ f% _- U' y<0.20.20.3, K8 y3 ( ! + A9 P8 i0.350.5 b1 E5 e7 o1 Y5 x0.51.01.01.5>1.5( a5 N/ A" g6 " 3 o3 p0 n. d) I5 t鋇<0.20.20.30

7、.30.50.51.0+ X1 g, # k# k ) 4 1.01.5( u; "0 u2 X. v: >1.5 U) G2 e+ K0 x) M全部灰的質(zhì)量6 m+ k( s: i<2.152.153.857 3 n$ ) |8 I( Y6 X& G3.856.66.69.51 x( g' b Q: z; r$ y9 o9.513.5>13.51 m, L( M: O/ Z/ l還可采用下面的方法判斷樹脂是否受到鐵離子的污染：表2鐵污染程度劃分7 p& 4 h( M8 m" P" F$ : 6 X鐵離子質(zhì)量比/%污染程

8、度<0.37 "( N! O) : d4 q( o- F$ / 很低0.30.6# L" D! e, t- d低0.62.02 A0 X4 O, 2 d! R1 W, R: d! E中等2.02.5/ p6 I( D/ W0 R嚴(yán)重5.07.5很嚴(yán)重>7.5( * 6 X, u! w% s6 b極嚴(yán)重) U' |( n, B; u; r注：表中鐵離子質(zhì)量比指每克樹脂中鐵離子的質(zhì)量毫克。以濕樹脂為分析基準(zhǔn)。8 a0 V& x. e: & y將受到污染的樹脂用除鹽水清洗干凈，在10%的食鹽溶液中浸泡30min，倒去鹽水，再用除鹽水清洗干凈，從

9、中取出約十分之一的樹脂樣品防入試管中，隨后參加2倍樹脂體積的6molL的鹽酸溶液，密閉振蕩15min后，取出酸液注入另一支洗凈的試管中，參加一滴飽和的硫氰化胺，從生成的普魯士藍(lán)顏色深淺(由淺藍(lán)色至不透明的棕黑色)，可以判斷樹脂受到鐵污染的嚴(yán)重程度。有一點(diǎn)值得注意的是水中的鐵離子會(huì)和有機(jī)物或硅形成復(fù)雜的絡(luò)合物，而且這種絡(luò)合物是帶負(fù)電荷的，它可以通過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂而污染后面的陰樹脂。4 X& e. x9 h% R. W( B+ o* m2.3有機(jī)物的污染與復(fù)蘇蘇聯(lián)的學(xué)者曾經(jīng)對(duì)有機(jī)物污染陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)展了。研究認(rèn)為，水中的溶解性有機(jī)物主要是依靠范德華力吸附在陽(yáng)離子交換樹脂上。此時(shí)所吸附的根

10、本上是酸性基團(tuán)的有機(jī)物，而這些有機(jī)物在水中的溶解性有機(jī)物中占主要成分。對(duì)于一級(jí)除鹽系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹脂受到有機(jī)物污染的研究報(bào)道還不多，但是在凝結(jié)水處理系統(tǒng)中已經(jīng)有關(guān)于陽(yáng)離子交換樹脂受到有機(jī)物污染的報(bào)道，Harries6曾經(jīng)對(duì)凝結(jié)水處理系統(tǒng)混床中的陽(yáng)離子交換樹脂受到有機(jī)物污染的情況進(jìn)展了研究，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子交換樹脂交換能力的下降與陰離子交換樹脂在運(yùn)行中所釋放出來(lái)的低分子量聚合物有關(guān)，正是這些低分子量的聚合物污染了陽(yáng)離子交換樹脂，并測(cè)量了混床中不同形態(tài)的陰離子交換樹脂對(duì)于陽(yáng)離子交換樹脂傳質(zhì)系數(shù)的影響，具體情況見(jiàn)表3。7 p1 Q7 i) Q% E" e( V# d& L: h為了證

11、明是否是由陰樹脂中殘留的含氮的低相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物污染了陽(yáng)樹脂，Harries等人曾經(jīng)使用了X射線光能譜7-8對(duì)新、舊樹脂進(jìn)展了分析測(cè)試。結(jié)果說(shuō)明這些低分子聚合物確實(shí)污染了陽(yáng)樹脂。對(duì)于被有機(jī)物污染的樹脂可以使用氧化型藥劑如H2O2和Na2O2等將樹脂上吸附的有機(jī)物分解成易溶于水的物質(zhì)而從樹脂上剝離下來(lái)。3 I& F' V m0 k8 i5 K3 H 表3混床再生后陰樹脂對(duì)陽(yáng)樹脂交換能力的影響陽(yáng)樹脂$ a6 s) E$ s6 ; w陰樹脂起始形態(tài)陽(yáng)樹脂傳質(zhì)系數(shù)/(10-4m·s-1)鈉型陽(yáng)樹脂胺型陽(yáng)樹脂 4 q. y: P/ r8 Y1 A1 J1 O3 y"

12、; t# C單個(gè)陽(yáng)床1.82.1 : 8 M) D- |5 Q$ G% K( n+ i混床(1：1)大孔型樹脂(Cl-)7 F( n/ "# a* + d; G1.61.9混床(1：1)大孔型樹脂(OH-)1.51.8, A2 f9 B( A. x( f1 A/ Q7 6 d0 混床(1：1)2 f' Y7 , r( v5 i7 : Q2 p凝膠型樹脂(Cl-)2 |: A8 l5 l6 q$ C v<0.11.2 . M, f9 b' m3 Y/ J- Y. m3 p注：混床(1：1) 表示混床中陰陽(yáng)樹脂的體積比為1：1。判斷樹脂受到有機(jī)物污染的程度可以采用如

13、下的方法：在試管中加人受到污染的樹脂，樹脂的體積約為試管體積的三分之一，然后在試管中參加約五分之四試管體積的10%的食鹽水，振蕩試管5min，將鹽水傾去，重復(fù)這一過(guò)程3至4次，在將最后一次的鹽水傾去后，再參加約五分之四試管體積的10的食鹽水，保持樹脂和此食鹽水接觸5-10min，期間要不斷地振蕩試管。通過(guò)觀察食鹽水顏色的深淺來(lái)判斷樹脂受到有機(jī)物污染的程度，具體參見(jiàn)表4。表4樹脂受有機(jī)物污染的判斷; ( B- o2 D$ p/ T+ 0 I6 p浸泡后食鹽水的顏色- L W& a" * Y3 # S' P/ P3 H7 J樹脂被污染程度無(wú)色沒(méi)有污染; f9 e; f6

14、K5 Q" V% E淡黃色: , U; , w7 n$ o輕度污染琥珀色中度污染# B/ Q3 a% C3 K( j: s棕色嚴(yán)重污染深棕色或黑色極嚴(yán)重污染2.4油脂類物質(zhì)的污染; e# h1 I7 f* q! G2 t由于陽(yáng)離子交換樹脂在水處理系統(tǒng)的位置而使其容易受到油類的污染。油類可由離子交換器的進(jìn)水帶人也可由頂壓空氣或泵的密封泄漏處帶人。油類在樹脂外表會(huì)形成一層膜，嚴(yán)重阻礙樹脂的交換能力。受到油類物質(zhì)污染的樹脂顏色變?yōu)樽厣?，?yán)重時(shí)會(huì)變成黑色，而且這些污染物會(huì)造成樹脂抱團(tuán)的現(xiàn)象，破壞正常的水流情況，造成“溝流現(xiàn)象，使樹脂提前失效。油污染物附著到樹脂上會(huì)增加樹脂的浮力，在反洗時(shí)容易造成樹脂的流失。采用基于非離子外表潛性荊的堿牲清洗劑是解決這一問(wèn)題的有效手段。陽(yáng)離手交換樹脂可以采用將陽(yáng)床從系統(tǒng)中解列后再進(jìn)展復(fù)蘇的方法，也可以采用在反洗水中參加清洗劑的方法復(fù)辦。需要注意的是如果陽(yáng)離子交換樹脂是以氫型運(yùn)行時(shí)，復(fù)蘇前必須要通過(guò)氯化鈉溶液使之失效，這樣可以防止在復(fù)蘇過(guò)程中從氫型樹脂中交換下