树脂的污染及处理doc.docx
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树脂的污染及处理doc
树脂的污染及处理
使用铁盐作为混凝剂时，部分矾花带入阳床，过滤作用使之积聚在树脂层表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为Fe3+，部分被阳树脂所吸收，造成铁的污染。
工业盐酸中的大量Fe3+，也会对树脂造成一定的铁污染。
用于钠离子交换的阳树脂更容易受到铁的污染。
阴树脂中的铁含量有时会比阳树脂的大许多倍。
阴树脂的铁主要来源于再生液。
一般隔膜法生产的烧碱，其中含有0.01%-0.03%的Fe2O3，同时，还含有6-7mg/L的NaClO3。
这样的烧碱在贮存和输送过程中与铁容器、管道（无防腐层）接触，将生成高铁酸盐（FeO4）。
高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH值的降低，将发生分解，其反应式如下：
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5y$D3L3GX/o）a1LY）Q+I“C2、中间排液装置的损坏。
逆流再生离子交换器的中排装置损坏是常见的故障。
中排装置损坏的根本原因是，在树脂层中有气泡或干层的情况下，反洗进水流速过高，树脂层尚未散开，树脂的流动性差，夹在干树脂层中的中间排液装置被向上托起而造成的。
在运行中因树脂干层收缩，也会造成中排支管的向下弯曲。
在阳床的运行中，树脂层内出现气泡是因为阳床用进口阀门调节流量，交换器在低压（0.1-0.2Mpa）下运行，经交换反应生成的碳酸变为游离的CO2析出，积聚在树脂层内。
防止CO2析出的方法是保持交换器在0.4-0.6Mpa压力下运行。
此外，如果水泵轴封漏气，也会使空气随水流进入交换器，积在树脂层中。
特别应该指出的是设备长期停用或因阀门漏水造成树脂干层时，进水速度一定要缓慢（2-3m/h），使树脂层中的气泡能慢慢逸出，不得将干树脂层托起。
中间排液装置必须牢固地固定在专用的支架上，为防止中排装置的损坏，国外曾将支管从圆形改为椭圆形（或灯泡形状），以减缓反洗时造成的冲击。
也可将母管露置在树脂层上部50mm处，其支管或水帽插入树脂层中需要的高度，以减少树脂层胀缩时对中排装置的冲击。
开始反洗时，流量应小，待树脂层内气泡被排出，树脂开始浮动后，再加大反洗流量。
中排装置应用不锈钢制成，加工制造及焊接应牢固可靠。
体内再生的混床，其中排装置的损坏也是常见的，高流速的混床更为严重。
其防止措施与逆流再生交换器相同。
n+U$V.E7{9D0e2b6y2、防止阳树脂被氧化的方法：
（1）活性炭过滤。
防止阳树脂被氧化的常用方法是通过活性炭过滤。
活性炭脱除游离氯的原理，不单纯是吸附作用，而是一种表面上的化学反应。
当活性炭表面吸附的氯达到一定浓度时，就会发生下列反应：
9j*F2[,Y1d[+j;l$R4`$Z式中：
C*——活性炭；CO*——活性炭表面上生成的氧化物。
如果有充分的氯参加反应，CO*可以变为CO或CO2逸出，留下的活性炭可以继续吸附游离氯。
为此，为了脱除游离氯，可以使用较高的过滤流速（约50m/h）。
同时，活性炭吸着游离氯时具有很高的吸着容量（每克活性炭约可吸着6.5mg以上的Cl2）。
用活性炭去除水中的游离氯可以使用下列经验公式进行计算：
3P*q3q:
J,K,[%L/M6S6V,i/}/Kq!
p式中：
CO——进水游离氯的含量，mg/L；C——出水游离氯的含量，mg/L；L——活性炭层高，m；V——过滤流速，m/h。
考虑到HOCl的反应速度较慢，将上述公式修正为：
V:
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cp~/j5j*l）x（z1X.@4、强碱阴床：
不论是Ⅰ型还是Ⅱ型，关键问题是二氧化硅漏泄，与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同，强碱阴树脂的热稳定性较低，只有60℃及40℃，否则树脂会发生降解。
如因热及氧化作用，使强碱基团损失，这样就造成二氧化硅漏泄，因此，在运行中须保持在温度极限范围内。
此外，强碱阴树脂易受有机物污染，产生如下后果：
（1）pH降低；
（2）电导率增高；（3）二氧化硅漏泄增加；（4）淋洗水量增加。
其中：
（1）和
（2）是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的，（3）是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全，（4）是由于污染物的两性作用。
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]4B#z（[5、混床系统
（1）淋洗水量增大。
混床系统淋洗水量增大是由于树脂的交叉污染，如NaOH与混入阴床的强酸阳树脂作用，将钠盐存在于阳树脂上，或HCl（H2SO4）与混入阳床的强碱阴树脂作用，将氯根（硫酸根）存在于阴树脂上。
交叉污染主要是由于树脂在分界面上的混杂。
在这情况下，钠及氯根（硫酸根）漏泄增大，使淋洗时间增加。
经验显示，虽然冲洗钠漏泄很麻烦，但其影响不及硫酸根离子漏泄严重，后者在凝结水净化系统中的后果尤为突出，常用的方法是将出水进行再循环，这方法是很耗时的。
采用三层混床树脂，可减少再生剂对阳、阴树脂的交叉污染，使混床淋洗水量过大的弊病得到改善。
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（2）出水质量下降。
混床系统要求阳、阴树脂须充分混合。
如果阳、阴树脂混合不好，在很多部位还是呈分层状态，出水质量就会降低。
一个重要的事项是，在空气混合时，树脂床层上部的水层必须小于5厘米，如果树脂床不先疏水至上述水位，那么不管空气搅拌多么激烈，当搅拌停止时，树脂就按密度差别重力沉降，使阳、阴树脂分层，而产生上述问题。
建议采用反常规混床树脂，它既能使阳、阴树脂在反洗时彻底分层，又能在再生后均匀混合，解决了混床树脂的混合问题。
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}-{一、强碱阴树脂遭受有机物污染的特征：
1、树脂被污染后，颜色变深，从淡黄色变为深棕色，直至黑色。
2、树脂的工作交换容量降低，阴床的周期制水量明显下降。
3、有机酸漏入出水中，使出水的电导率增大。
4、出水的pH值降低。
正常运行情况下，阴床出水的pH值一般在7-8范围内（因有NaOH漏过），树脂遭受污染后,因有机酸的漏过，可使出水的pH值降至5.4-5.7。
5、SiO2含量增大。
水中所含有机酸（富维酸和腐殖酸）的解离常数大于H2SiO3，因此，附着在树脂上的有机物可以抑制树脂对H2SiO3的交换或排代出已吸着的H2SiO3，造成阴床SiO2过早漏过。
6、清洗水用量增加。
因为吸着在树脂上的有机物含有大量的-COOH基团，树脂再生时变为-COONa，在清洗过程中，这些Na+不断被阴床进水中的矿物酸排代出来，增加了清洗阴床的时间和用水量。
2Y1]2c`*[$K4Y5Q5B7Cv二、有机物污染对强碱阴树脂的影响1、强碱阴树脂对有机物的吸着力。
天然水中的有机物（以富维酸和腐殖酸为代表）经过H+交换及除碳后，因pH值的降低，有机物几乎全部以分子状态存在于阴床进水中。
因为腐殖酸分子量大，疏水性强，与强碱阴树脂的苯乙烯-二乙烯苯聚合的骨架具有较强的吸附能力-范德华力，同时，这些大分子的有机酸都含有多个羧酸基团，与OH型强碱阴树脂的季胺基官能团也具有较强的化学亲和力，因此使有机酸被强碱树脂牢固地吸着于颗粒表面。
强碱阴树脂的骨架改为亲水性的丙烯酸与二乙烯苯的聚合物，减少了骨架对有机酸吸附的范德华力，会使有机酸的吸着率略有降低。
如将OH型强碱阴树脂改为Cl型，则因改变了有机酸与强碱阴树脂的OH之间的酸碱中和反应，使化学亲和力下降，树脂对有机物的吸着率也会降低。
这种基团型态对有机物吸着的影响大于骨架材质的影响。
2、有机物的再生洗脱。
新的凝胶型强碱阴树脂的对有机物的吸着率很高（95%），洗脱率却很低（15%）。
随着运行周期的增加，吸着率基本不变，洗脱率虽从15%上升到60%以上。
但是，到树脂工作交换容量开始降低时，洗脱率也只有60%，这说明有机物仍不断地在树脂上积聚，它会进一步降低树脂的工作交换容量，并使出水质量恶化。
3、有机物特性的影响。
分子量比较大的腐殖酸，一方面由于分子量大，亲水性较差，另一方面因为所含的-COOH较少，所以它们主要是以范德华力吸附于树脂的骨架上，难于洗脱。
富维酸则因分子量小，含有的-COOH多，所以多以化学亲和力与树脂的多个交换基团相结合，再生过程中较容易被洗脱。
对天然水中的有机物根据其在水中的溶解度，可以分为悬浮的、胶体的和溶解的三种。
对于以物理吸附作用附着于树脂表面的悬浮有机物，可以使用加强过滤或对污染的树脂进行空气擦洗、超声波清洗等方法去除。
胶体的有机物一般是带有负电荷的，它们的粒径在0.2-1.0nm之间，对树脂的污染既是物理性的，又是化学性的，可通过混凝澄清或超过滤的方法去除。
溶解性的有机物是污染强碱阴树脂的主要成分，它们以范德华力和化学亲和力吸着于强碱阴树脂，洗脱率低，最终影响树脂的工作交换容量和出水质量。
4、对树脂工作交换容量的影响。
由于强碱阴树脂上有机物的不断积聚，一方面部分交换基团被占据，再生时不能洗脱，减少了树脂的交换容量；另一方面这些有机物会在运行中不断溶解，并因有机酸的酸性比H2SiO3强，而抵制强碱阴树脂对H2SiO3的吸收，造成H2SiO3过早地在出水中漏过。
因为阴床的失效终点是用SiO2的漏过量确定的，所以H2SiO3过早的漏过必然会使树脂的工作交换容量降低。
后者只降低树脂的工作交换容量，而全交换容量不变。
5、对出水质量的影响。
被有机物污染的强碱阴树脂，因为附着有许多大分子的有机酸，它们所含的部分被水中的矿质酸所排代，这就造成出水电导率的升高。
这一作用，一方面增加了清洗水的用量和清洗时间，另一方面有机酸溶入出水中也会造成出水质量的降低。
树脂上附着的有机酸，也会逐渐溶于出水中，使出水的pH值降低，SiO2含量增大。
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o三、防止强碱树脂遭受有机物污染的方法1、添加氧化剂。
添加氧化剂是除去天然水中有机物的常用方法，它能起到较好的杀菌和灭藻的作用。
常用的氧化剂有氯气和臭氧。
游离氯在水中分解为次氯酸，能降低天然水中80%左右的COD，但是过量的氧化剂会对凝胶型苯乙烯系强碱树脂造成损害。
在采用添加氧化剂方法去除COD时，必须去除残余的氧化剂，常用的方法为活性炭过滤。
2、混凝-澄清过滤。
当天然水中有悬浮的和胶体的有机物时，使用混凝澄清和过滤的方法去除是很有效的。
使用混凝澄清的方法还可去除粒径在2-10mm的杂质，对粒径为0.2-1mm的腐殖物，大约可以去除60-80%。
3、活性炭过滤。
活性炭可以用于吸附多种物质，包括无机、有机的胶体和溶解的高分子有机物等，同时，还可以除去水中的游离氯和氯胺等。
4、有机物清除器。
包括Cl型有机物清除器和OH型有机物清除器。
5、选择抗污染的树脂。
包括选用大孔型树脂、均孔树脂、大孔型弱碱阴树脂以及丙烯酸系强碱树脂。
6、丙烯酸系强碱树脂的特点有：
（1）交换容量高，交换速度快；
（2）物理稳定性好，使用寿命长；（3）能有效地去除天然水中的有机物，并在再生过程中能很好地洗脱。
丙烯酸系强碱树脂除了含有强碱基团外，尚含有一定量的弱碱叔胺基团，所以具有较高的交换容量，一般可达800-1100mol/m3R。
当进水中弱酸阴离子/总阴离子的比值大于（共580个周期），没有发现树脂颗粒的破碎现象。
由于丙烯酸系强碱树脂的骨架与官能团是由酰胺键连接的，因此降低了这种的树脂的热稳定性，其使用温度为30°C，最高不超过35°C。
丙烯酸系强碱树脂对有机物具有良好的吸附和解析能力，不易被有机物所污染。
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b0Z）r（_,b4e7F,T/I6[四、强碱阴树脂的复苏1、复苏液的选择。
对强碱树脂吸着的，不能用正常再生方法交换出来的杂质，定期地进行一些有针对性的处理，以提高树脂交换性能的方法，称为树脂的复苏。
复苏的方法要根据污染树脂的杂质性质进行选择，如铁的污染可用HCl清洗，吸着的有机物可用碱性氯化钠溶液洗去等。
不同成分的复苏液，消除强碱树脂上的有机物的效果有所不同，NaNO3、NaCl和Na2SO4的碱性混合液都有良好的洗脱效果，尤以NaNO3的碱性混合液最佳。
经对碱性氯化钠溶液的浓度进行选择性试验，结果表明以10%NaCl＋2-5%NaOH混合液的效果较佳。
2、常用的清洗方法。
（1）碱性氯化钠混合液清洗：
氯化钠浓度为10%，氢氧化钠浓度为2-5%，每升树脂用量为160克NaCl及32克NaOH。
阴床清洗需3个树脂床体积，如为混床清洗，应为阳、阴树脂总量的3倍体积，溶液应先预热至35°C。
将交换床上部人孔打开，疏水至水位在树脂表面5-10cm处，如为阴床单床，第一个床体积的碱性氯化钠溶液流经树脂床的流速不超过2个床体积/小时，疏水速率使液位维持在树脂表面上5-10cm处。
第2床体积溶液的进入速率与前同，并保持在树脂床内约8小时或放置过夜，通过空气排管在整个期间不时搅拌。
浸泡完毕后，进入第3床体积碱性氯化钠溶液，流速如前。
装回人孔，以阳床出水或生水冲洗。
如为混床系统，碱性氯化钠溶液则进入阳、阴树脂层，疏水如前述，然后进入第一床体积的碱性氯化钠溶液，淋洗过程也与阴床单床相同。
在淋洗前，人孔须装回，使用床内正常布水系统进行淋洗。
清洗后，阴床单床系统的再生，至少须用96克NaOH/升树脂的再生水平，再生后进行淋洗，并再次再生和淋洗，共再生两次。
混床系统则应先反洗将阳、阴树脂分层，将阳树脂及阴树脂都分别再生两次。
阴树脂的再生水平如前，而阳树脂则至少用100克HCl/升树脂的再生水平。
这里必须再次强调，树脂要再生两次，且两次再生间要淋洗。
（2）次氯酸钠清洗：
这是在树脂受到严重污染，用碱性氯化钠溶液无法复苏时使用。
这方法虽然不常使用，但是绝对安全的。
在阴床单床或混床系统，树脂须先用至少一个床体积的10%盐水，使树脂彻底失效，混床中的阳树脂必须全部转为钠型。
准备3个床体积的次氯酸钠溶液，溶液中有效氯的含量为1%。
次氯酸钠清洗与碱性氯化钠清洗步骤相似，除了第二床体积的浸泡贮留时间为4小时，且溶液不加热。
在混床清洗时，在用酸再生阳树脂前，最后的痕量的次氯酸钠必须淋洗干净。
注意：
次氯酸钠是强烈的漂白剂，有关注意事项，操作人员必须知晓和遵守，使用次氯酸钠清洗后，疏出的废液必须冲洗干净，否则当废酸液进入时将在下水道内产生氯气。
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