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離子交換樹脂如何進(jìn)行污染處理

2019-08-212740

    一、懸浮物的污堵及處理

  原水中的懸浮物會(huì)堵塞樹脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運行壓降,也會(huì)覆蓋在樹脂顆粒的表面(miàn),因而降低樹脂的工作交換容量。

  爲防止懸浮物的污堵,主要是加強對(duì)原水的預處理,以降低水中懸浮物的含量。爲清除積聚在樹脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數和時(shí)間或使用壓縮空氣擦洗等方法。

  常用化學(xué)除鹽系統對(duì)進(jìn)水懸浮物的要求一般如下:

  化學(xué)除鹽單元懸浮物(mg/L)強酸陽(順流再生)< 5強酸陽(對(duì)流再生)< 2強酸陽(浮床)< 2強酸陽(順流)→強酸陽(浮床)< 5陽雙層床、雙室床< 2陽雙室浮床< 2弱酸陽(順流)→強酸陽(順流)< 5弱酸陽(順流)→強酸陽(浮床)< 5

  二、鐵的污染及處理:

  陽、陰樹脂都(dōu)可能(néng)發(fā)生鐵的污染。被(bèi)污染樹脂的外觀爲深棕色,嚴重時(shí)可以變爲黑色。一般情況下,每100g樹脂中的含鐵量過(guò)150mg時(shí),就(jiù)應進(jìn)行處理。鐵的存在會(huì)加速陰樹脂的降解。

  陽樹脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被(bèi)樹脂吸收以後(hòu),部分被(bèi)氧化爲Fe3+,再生時(shí)不能(néng)完被(bèi)H+交換出來,因而滞留于樹脂中造成(chéng)鐵的污染。使用鐵鹽作爲混凝劑時(shí),部分礬花帶入陽床,過(guò)濾作用使之積聚在樹脂層表面(miàn),再生時(shí),酸液溶解了礬花,使之成(chéng)爲Fe3+,部分被(bèi)陽樹脂所吸收,造成(chéng)鐵的污染。工業鹽酸中的大量Fe3+,也會(huì)對(duì)樹脂造成(chéng)一定的鐵污染。用于鈉離子交換的陽樹脂更容易受到鐵的污染。

  陰樹脂中的鐵含量有時(shí)會(huì)比陽樹脂的大許多倍。陰樹脂的鐵主要來源于再生液。一般隔膜法生産的燒堿,其中含有0.01%~0.03%Fe2O3,同時(shí),還(hái)含有6~7mg/LNaClO3。這(zhè)樣(yàng)的燒堿在貯存和輸送過(guò)程中與鐵容器、管道(dào)(無防腐層)接觸,將(jiāng)生成(chéng)鐵酸鹽(FeO4)。鐵酸鹽随堿液進(jìn)入陰床後(hòu),因pH值的降低,將(jiāng)發(fā)生分解,其反應式如下:

  2FeO42- + 10H+ → 2Fe3+ + 2/3 O2 + 5 H2O

  Fe3+進(jìn)一步生成(chéng)Fe(OH)3,附著(zhe)于陰樹脂顆粒上,造成(chéng)鐵的污染。

  樹脂遭受鐵的污染以後(hòu),在一般的再生過(guò)程中不能(néng)除去,必須用鹽酸進(jìn)行清洗。

  常用的清洗方法是用10%HCl溶液,在進(jìn)行此方法前,必須檢查交換器設備的耐腐蝕性能(néng),否則須用加抑制劑的鹽酸。

  將(jiāng)相當于樹脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹脂床頂部進(jìn)入(要考慮到樹脂床内的殘餘存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相當于床内殘餘存水的水量,將(jiāng)溶液攪拌,并與樹脂接觸12小時(shí)。疏出酸液,自上而下淋洗,然後(hòu)反洗30分鍾,除去疏松物質,再將(jiāng)樹脂床再生後(hòu)即可投運。

  防止樹脂發(fā)生鐵污染的措施有:

  1. 減少陽床進(jìn)水的含鐵量。對(duì)含鐵量的地下水應先經(jīng)過(guò)曝氣處理及錳砂過(guò)濾除鐵。對(duì)含鐵量的地表水或使用鐵鹽作爲凝聚劑時(shí),應添加堿性藥劑,如Ca(OH)2NaOH,提水的pH值,防止鐵離子帶入陽床。

  2. 對(duì)輸送含鐵量原水的管道(dào)及貯槽應考慮采取必要的防腐措施,以減少原水的鐵含量。

  3. 陰床再生用燒堿的貯槽及輸送管道(dào)應采取襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。

  4. 當樹脂的含鐵量過(guò)150g/gR時(shí),應進(jìn)行酸洗。

  三、硫酸鈣的污染及處理:

  使用硫酸再生鈣型陽樹脂時(shí),如果再生液的濃度過(guò),或流速過(guò)慢,在靠近樹脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度過(guò)CaSO4的溶度積就(jiù)會(huì)産生CaSO4沉澱,并附在樹脂顆粒上,不僅再生後(hòu)清洗困難,洗出液中總有硬度,影響離子交換反應的進(jìn)行,運行中還(hái)會(huì)溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽床的交換量。

  硫酸鈣在25℃時(shí)的溶度積爲2000ppm,随溫度增溶解度減小,因此很難除去。

  防止硫酸鈣沉澱的措施,一是降低再生液硫酸的濃度,二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法,使再生液濃度逐步加大,再生流速逐步減慢。

  一旦發(fā)現樹脂中與硫酸鈣沉澱時(shí),目前常用的方法是先以大量軟水進(jìn)行反洗,然後(hòu)再用~10 % HCl(3個床體積)2.0 L / h / L反複清洗,但須注意HCl及硫酸鈣的溶解速度很慢,因此須多次清洗。

  另一方法是用EDTA鈉鹽,但價格很,且是放熱反應,使用時(shí)須注意。

  四、矽的污染及處理:

  矽化合物污染發(fā)生在強堿陰離子交換器中,尤其是在強、弱型陰樹脂聯合應用的設備和系統中,其結果往往導緻陰離子交換器除矽效率下降。

  陰床的強堿樹脂再生不當、失效的樹脂未及時(shí)再生或陰樹脂再生不徹底,會(huì)發(fā)生矽酸在樹脂顆粒内部聚合的現象,而難以再生,這(zhè)種(zhǒng)現象是矽在樹脂内的積聚,不屬于矽的污染。矽的污染是指再生過(guò)程中,已從樹脂上再生出來的矽酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的矽酸以膠體狀态析出,嚴重時(shí)再生液可以變成(chéng)膠凍狀,被(bèi)覆于樹脂表面(miàn),影響樹脂的交換容量,并造成(chéng)出水SiO2含量增。

  順流再生固定床和移動床一般不會(huì)發(fā)生矽的污染。矽的污染主要發(fā)生于原水中矽的含量與總陰離子含量(不包括堿度)比值的對(duì)流再生單床,尤其是在弱、強型陰離子交換樹脂聯合應用的設備和系統中。

  清洗二氧化矽污染可用燒堿,建議用量爲130 ~ 160 g/L,濃度爲2.0 %,處理溫度爲50℃~60℃。樹脂床須先浸泡,如條件不允許,可將(jiāng)溶液以2個床體積/小時(shí)的流速通過(guò)樹脂床,這(zhè)方法的關鍵是保持較溫度及接觸時(shí)間。

  防止矽污染的主要措施有:

  1. 陰床失效後(hòu)要及時(shí)再生,不在失效态備用。

  2. 再生堿液應加熱,型樹脂不于40℃型樹脂不于35℃

  3. 降低再生液的濃度至2 % NaOH

  4. 再生液的流速不低于5 m / h,但應保持進(jìn)再生液的時(shí)間不少于30min

  5. 聯合應用系統中要從設計上保證弱型樹脂先失效。

  五、油的污染及處理:

  礦物油對(duì)樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被(bèi)覆于樹脂顆粒的表面(miàn),造成(chéng)樹脂微孔的污堵,緻使樹脂交換容量降低,周期制水量明顯減少。

  礦物油的來源有:

  ■ 滲入地下的礦物油随原水帶入交換器。

  ■ 使用蒸汽混合加熱原水時(shí),油随蒸汽帶入原水。

  ■燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當油壓于蒸汽壓力時(shí),重油(或原油)漏入蒸汽,經(jīng)過(guò)凝氣器進(jìn)入凝結水除鹽系統。

  ■煉油廠或化工廠生産流程中的油通過(guò)蒸汽系統漏入原水。化學(xué)除鹽設備進(jìn)水中含油量爲0.5mg/L時(shí),幾個月内即可出現樹脂被(bèi)油污染的現象。

  處理油污染樹脂的方法:

  首先,應迅速查明油的來源,排除故障,防止油的繼續漏入。必要時(shí),應清理設備内積存的油污。輕微污染的樹脂不一定需要處理,可以在多次再生中逐漸恢複其交換容量。嚴重污染的樹脂,應通過(guò)小型試驗,選擇适當的處理方法。

  1. NaOH溶液循環清洗

  使用38 ~ 40 ℃8 % ~ 9 % NaOH溶液,從堿箱(10m3)經(jīng)過(guò)陰床、陽床後(hòu),再回到堿箱循環清洗(具體時(shí)間由小型試驗确定),并補充NaOH溶液,保持溶液濃度,利用NaOH對(duì)礦物油的乳化作用,清除油污。

  2. 用溶劑清洗

  可以使用石油醚或200号溶劑汽油對(duì)樹脂進(jìn)行清洗,清洗過(guò)程中要嚴密防火。

  3. 使用溶劑與表面(miàn)活性劑聯合清洗

  使用樹脂體積20 % 200号溶劑汽油和TX-10(非離子型,名爲聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交換器後(hòu),保持溫度45 ~ 50 ℃,用無油壓縮空氣攪拌并擦洗,30 min後(hòu)再加入200 kg TX-10表面(miàn)活性劑,繼續攪拌,使油乳化。後(hòu),從交換器頂部進(jìn)水,將(jiāng)乳化液從底部排出,至沖洗幹淨爲止。

  六、有機物的污染及處理:

  有機物對(duì)陰樹脂的污染原因及處理方法都(dōu)比較複雜,將(jiāng)另行說(shuō)明。