離子交換樹脂變質的原因
【陽樹脂】在應用中變質的主要原因是由于水中有氧化劑，如遊離氯、硝酸根等。當溫度時(shí)，樹脂受氧化劑的侵蝕更爲嚴重，若水中有重金屬離子，因其能(néng)起(qǐ)催化作用，緻使樹脂加速變質。
陽樹脂氧化後(hòu)發(fā)生的現象爲：顔色變淺，樹脂體積變大，因此易碎和體積交換容量降低，但質量交換容量變化不大。由于設備中樹脂上下層與進(jìn)水接觸先後(hòu)順序不同，受侵害的程度也不同，當水下流時(shí)，上層樹脂首先與含氧化劑的水接觸，所以遭受侵害的程度大。
實踐證明，強酸性H型樹脂受侵害的程度爲強烈，如當進(jìn)水中含有0.5mg/L
Cl2時(shí)，隻要運行4～6個月，樹脂就(jiù)有顯著的變質。而且由于樹脂顆粒變小，使水通過(guò)樹脂層的壓力損失明顯增大。磺酸基陽樹脂的碳鏈氧化斷裂産物(有些是含磺酸基的苯乙烯聚合物)，由樹脂上脫落下來以後(hòu)，變爲可溶性物質。這(zhè)些可溶性物質中還(hái)會(huì)有弱酸基，因此當這(zhè)随水流入陰離子交換器時(shí)，首先被(bèi)陰樹脂吸著(zhe)，吸著(zhe)不完時(shí)，就(jiù)留在陰離子交換器的出水中，使水質降低。除去水中遊離氯，常用兩(liǎng)種(zhǒng)方法，一種(zhǒng)是用活性炭過(guò)濾，另一種(zhǒng)是投加亞硫酸鈉。
大孔強酸性陽離子交換樹脂，在抗氧化性和機械強度方面(miàn)都(dōu)比較好(hǎo)，而交換容量、再生效率、漏鈉量均與凝膠型樹脂相差不多。
【陰樹脂】的化學(xué)穩定性比陽樹脂要差，所以它對(duì)氧化劑和溫的抵抗力也較差，但陰離子交換器在除鹽系統中一般都(dōu)是布置在陽離子交換器之後(hòu)，進(jìn)入除鹽裝置的水中的強氧化劑都(dōu)消耗在氧化陽樹脂上了，無形中對(duì)陰樹脂起(qǐ)了保護作用，一般隻是溶于水中的氧對(duì)陰樹脂起(qǐ)破壞作用。
強堿性陰樹脂在氧化變質的過(guò)程中，表現出來的是交換基團的總量和強堿性交換基團的數量逐漸減少，且後(hòu)者的速度大于前者。這(zhè)是因爲陰樹脂被(bèi)氧化的初期，季铵基團在大多數情況下變成(chéng)能(néng)進(jìn)行陰離子交換的弱堿性基團。氧化變質的速度，開(kāi)始時(shí)大，随後(hòu)逐漸減低，約兩(liǎng)年後(hòu)氧化速度幾乎爲恒定。這(zhè)是因爲，各種(zhǒng)季铵基團的穩定性不同，在新樹脂中含有加快樹脂降解速度的雜質，這(zhè)些雜質在作用過(guò)程中漸漸被(bèi)除掉。樹脂顆粒表面(miàn)或接近表面(miàn)處易受侵害。
Ⅱ型強堿性陰樹脂比Ⅰ型易受氧化，運行時(shí)提水溫會(huì)使樹脂的氧化速度加快。防止陰樹脂氧化可采用真空除氣，這(zhè)對(duì)應用Ⅱ型強堿性陰樹脂時(shí)更有必要。
離子交換樹脂污染
一、現象
1、産水量降低
離子交換樹脂一旦受到污染，視其污染程度，與未受污染的樹脂比較，運行周期縮短，産水量降低，嚴重者可降低其出力的50%以上。
2、出水質量差
離子交換樹脂受到污染後(hòu)，在産水量降低的同時(shí)，産水質量變差，達不到質量要求，嚴重時(shí)與進(jìn)水，沒(méi)有處理效果。
3、消耗增加
在離子交換樹脂受到污染後(hòu)，由于運行周期縮短，再生頻率增加，再生劑消耗增加，沖洗水用量增加，增加複蘇處理藥品用量，提了水處理成(chéng)本。
4、 縮短使用壽命
離子交換樹脂受到污染後(hòu)，需要進(jìn)行複蘇處理，複蘇處理使用的藥劑有一定的副作用，反複多次進(jìn)行複蘇，有可能(néng)破壞樹脂的結構，縮短樹脂的使用壽命。
二、原因
1、管理方面(miàn)
樹脂存放時(shí)不在要求的條件下進(jìn)行存放，溫度過(guò)或過(guò)低，常常造成(chéng)樹脂失水，沒(méi)有防止污染和防黴的措施，不同種(zhǒng)類樹脂混放;
對(duì)新樹脂驗收過(guò)重于依懶經(jīng)驗，忽視按樹脂的性能(néng)指标進(jìn)行驗收。對(duì)在用的離子交換樹脂當設備停用後(hòu)，不重視保養，如冬季防凍措施不到位，夏季無樹脂防黴措施。
2、 預處理不到位
離子交換樹脂在使用前，必須對(duì)其進(jìn)行預處理。有的不進(jìn)行預處理，而有的處理方法不當或處理程序不完善，達不到樹脂預處理的目的，大大降低了樹脂的使用壽命，嚴重的可造成(chéng)樹脂結構破壞而報廢。
3、無機物污染
主要指樹脂受到Fe、Al、Si、Ba 等無機物污染，其中尤以Fe
污染陰樹脂常見，主要由預處理效果不佳、進(jìn)水質量控制不嚴、再生劑攜帶等造成(chéng)的。
( 1) Fe 污染一是以膠态或懸浮化合物進(jìn)入交換器，因樹脂吸附作用在其表面(miàn)形成(chéng)一層鐵的覆蓋層，阻止了離子與樹脂的交換; 二是以Fe2+
占據在交換位置，由于Fe2+ 易氧化爲價化合物，沉積在樹脂内部堵塞了交換孔道(dào)。一般情況下，強堿陰樹脂的鐵污染比陽樹脂嚴重。
( 2) Al3+
污染主要來預處理采用鋁鹽混凝處理時(shí)，因沉澱或過(guò)濾效果差而進(jìn)入交換器，鋁化物絮凝體易覆蓋樹脂表面(miàn)，造成(chéng)樹脂交換受阻，而當以Al3+進(jìn)入交換器，因其與樹脂交換基團有強的吸附力，不易被(bèi)再生液洗脫而受到污染。
( 3) Si
污染多出現于陰樹脂，原因爲陰離子交換器再生過(guò)程控制不好(hǎo)，使強堿陰樹脂吸著(zhe)的可溶性矽化合物水解爲矽酸并通過(guò)聚合成(chéng)膠體的矽化物，堵塞樹脂交換孔道(dào)，造成(chéng)矽污染，使用強堿陰樹脂再生廢液再生弱堿樹脂，也可使其遭到矽污染。
4、有機物污染
陰陽樹脂均可受到有機物污染，隻是種(zhǒng)類上有差别，前者爲有機鐵、腐殖酸、微生物等，後(hòu)者爲有機胺、細菌、油質及含氮化合物。原水預處理異常，再生劑攜帶、壓縮空氣攜帶等易造成(chéng)樹脂的有機物污染。
(1) 有機混凝劑過(guò)量，如使用epi-DMA( 二甲胺- 環氧鹵丙烷) 、poly-DADMAC( 二丙烯基二甲胺氯的均聚物)
作爲混凝劑時(shí)，出水含1mg /L 的混凝劑，導緻陽離子樹脂的嚴重污染，而且線性結構的混凝劑因其能(néng)夠進(jìn)入樹脂内部更容易污染樹脂。
(2)
油類污染，主要由交換器進(jìn)水、頂壓壓縮空氣或泵的密封洩漏帶入。油類在樹脂表面(miàn)形成(chéng)一層膜，嚴重阻礙樹脂的交換能(néng)力，樹脂變爲棕色嚴重時(shí)可爲黑色，造成(chéng)樹脂抱團，破壞正常水流狀況。受到油污染樹脂浮力增加，反洗時(shí)易造成(chéng)樹脂流失。
(3)
由于水資源的緊缺，除一般使用地表水外，中水使用廣泛，使得陰樹脂的有機物污染更爲嚴重。水中有機物多爲生物腐敗産生的富裡(lǐ)酸、腐殖酸和單甯酸等帶負電基團的線性大分子，與陰樹脂帶正電的固定基團産生異性相吸作用，加之這(zhè)些線性有機物帶有多個基團與樹脂多處交換位複合，緻使它們卷曲在樹脂骨架内，一般在再生時(shí)難以洗脫。強酸樹脂的降解産物二乙烯苯及其機械破碎膠狀物也可使陰樹脂受到污染。
另外，離子交換樹脂在停用時(shí)保養不到位，受到細菌污染，其表面(miàn)有機層爲憎水性，常規處理效果不佳。
離子交換樹脂複蘇處理
運行中應盡量采取措施防止上述物質對(duì)陽樹脂的污染。萬一受到污染，可針對(duì)污染物種(zhǒng)類用下述方法處理樹脂。
【陽樹脂】
1、空氣擦法
從顯微鏡下能(néng)看出樹脂表面(miàn)有沉積物時(shí)，可采用空氣擦洗除去。由于交換器樹脂層底部通常都(dōu)沒(méi)有設置壓縮空氣分配系統，壓縮空氣擦洗可用内徑爲20～45mm的塑料硬管做成(chéng)空氣槍，以軟管連接到壓縮空氣氣源上進(jìn)行。具體作法是：先將(jiāng)交換器的水位降到樹脂層降到樹脂層表面(miàn)上300～400mm處，將(jiāng)空氣槍插到樹脂層底部，控制一定的空氣壓力和氣量，使樹脂強烈攪動;10～15min後(hòu)停氣用水反洗，以除去擦下來的污染雜質。這(zhè)樣(yàng)反複進(jìn)行擦洗和反洗，直到反洗排水清晰爲止。
2、酸洗法
對(duì)那些不能(néng)用空氣擦洗法除去的物質，如Fe3+、Al3+、CaCO3、Mg(OH)2
，可用鹽酸進(jìn)行清洗。酸洗前應通過(guò)實驗室試驗，确定酸液濃度(常用2%、5%、10%、20%的濃度)和酸洗時(shí)間。對(duì)除鹽系統中所用的陽樹脂，可用原有的再生系統，配制所需濃度的酸液進(jìn)行酸洗;對(duì)于軟化系統中所用的樹脂，必須將(jiāng)樹脂轉移到能(néng)耐鹽酸的設備中進(jìn)行酸洗。爲防止酸液被(bèi)稀釋影響酸洗效果，酸洗前應先將(jiāng)交換器或設備中的水位降到樹脂層表面(miàn)上200～300mm處，然後(hòu)進(jìn)酸浸泡或低流速循環，也可以二者交替進(jìn)行。
采用酸液浸泡方式酸洗時(shí)，可以通過(guò)壓縮空氣攪拌。受硫酸鈣沉澱污染的陽樹脂可用EDTA稀溶液清洗。
3、堿洗法
潤滑油、脂類及蛋白質等有機質，經(jīng)常存在于地面(miàn)水中，當進(jìn)入陽離子交換樹脂層時(shí)，在樹脂表面(miàn)形成(chéng)一層油膜，嚴重影響樹脂的工藝性能(néng)，出現樹脂層結塊，樹脂密度減小等不正常現象。此類受污染樹脂的特征主要是樹脂顔色變黑，易與陽樹脂受鐵污染後(hòu)變黑相混淆，可將(jiāng)少量受污染樹脂放入小試管中加入少量水搖動，受此類污染的樹脂會(huì)在水面(miàn)看到“彩虹”現象。受此類污染的陽樹脂，可用加熱到50～60℃的5%的NaOH進(jìn)行堿洗。堿洗可分爲3～4次進(jìn)行，每次持續時(shí)間爲4～6h，中間用水沖洗。複蘇處理的終點可按排出廢堿液的化學(xué)氧量降至100～150
mgO2 /L控制。
【陰樹脂】
強堿性陰樹脂在使用中，常常會(huì)受到有機物、膠體矽、鐵的化合物等雜質的污染，使交換容量降低。
1、有機物污染
離子交換除鹽裝置中的強堿性陰樹脂，污染來源可能(néng)性大的是原水中的有機物。有機物雖以植物和動物腐爛後(hòu)分解生成(chéng)的腐殖酸和富維酸爲主，但種(zhǒng)類多，至今已發(fā)現有六千多種(zhǒng)。腐殖酸和富維酸都(dōu)屬于分子聚羧酸，前者相對(duì)分子質量大、含羧酸基團較少，在酸中不溶解;後(hòu)者則相反。相對(duì)分子質量越大，越難解吸。
強堿性陰樹脂被(bèi)污染的特征是交換容量下降，再生後(hòu)正洗所需時(shí)間延長(cháng)，樹脂顔色常變深，除鹽系統的出水水質變壞，pH值降低。凝膠型強堿性陰樹脂之所以易受腐殖酸或富維酸污染，是由于其分子骨架屬于苯乙烯系，是憎水性的，而腐殖酸或富維酸也是憎水性的，因此二者之間的分子吸引力強，難以在用強堿液再生時(shí)樹脂時(shí)解吸出來，而且腐殖酸或富維酸的分子大，移動緩慢，一旦進(jìn)入樹脂中後(hòu)，易被(bèi)卡在裡(lǐ)面(miàn)。随著(zhe)時(shí)間的延長(cháng)，被(bèi)卡在樹脂中的有機物越來越多，爲預防強堿性陰樹脂的有機物污染，應合理地采用加氯、混凝、澄清、過(guò)濾、活性炭吸附等各種(zhǒng)水處理方法，盡量降低強堿性OH型交換器入口水中有機物的含量。
陰樹脂被(bèi)有機物污染程度，可用下述簡易方法判斷：將(jiāng)50mL被(bèi)污染的樹脂裝入錐形瓶中，用純水搖動洗滌3～4次，以去除樹脂表面(miàn)污物，然後(hòu)加入10%食鹽水，劇烈搖動5～10min後(hòu)觀察食鹽水的顔色，按溶液色澤判别污染程度。
一般在樹脂受到中度污染時(shí)即需進(jìn)行複蘇處理，經(jīng)用多種(zhǒng)鈉鹽和堿配成(chéng)複蘇液對(duì)污染樹脂進(jìn)行的試驗發(fā)現，複蘇液使樹脂收縮程度大者複蘇效果好(hǎo)。對(duì)于不同水質污染的陰樹脂，複蘇液的配比應有所變化，需做具體的篩選試驗。常用兩(liǎng)倍以上樹脂體積的含10%
NaCl和1%NaOH溶液，浸泡16～48h複蘇污染樹脂。
將(jiāng)複蘇液加熱到40～50℃(Ⅱ型強堿性隻能(néng)加熱到40℃)，采用動态循環法複蘇效果更好(hǎo)。有人曾用含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液處理嚴重污染的樹脂，由于次氯酸鈉可以氧化腐殖酸的大分子，使這(zhè)變成(chéng)擴散速度較快的小分子，所以處理效果好(hǎo)。但這(zhè)種(zhǒng)處理會(huì)加速樹脂的氧化，所以不宜經(jīng)常使用(次氯酸含量在0.5%以上時(shí)樹脂便受到侵害)。也有人用3%以下濃度的雙氧水複蘇受污染的陰樹脂，并取得好(hǎo)的效果，在室溫下未發(fā)現雙氧水對(duì)強堿性陰樹脂有明顯損壞作用。
丙烯酸系強堿性陰樹脂，其分子骨架親水性的，這(zhè)樣(yàng)是它和有機物之間的分子吸引力就(jiù)比較弱，進(jìn)入樹脂中的有機物在用堿再生時(shí)，能(néng)較順利地被(bèi)解吸出來。它能(néng)更有效地克服有機物被(bèi)樹脂吸著(zhe)的不可逆傾向(xiàng)，提了有機物在樹脂中的擴散性，因此具有良好(hǎo)的抗有機物污染能(néng)力。
2、膠體矽污染
3、鐵污染
運行中的樹脂也經(jīng)常被(bèi)重金屬離子及其氧化物污染，其中常遇到的是鐵的化合物。陰樹脂被(bèi)污染的可能(néng)性更大，這(zhè)主要是因再生陰樹脂的堿不純，特别是由于液體堿中含有鐵的化合物比較多而引起(qǐ)的。鐵與大分子有機物生成(chéng)絡合物進(jìn)入陰樹脂網絡，也會(huì)導緻陰樹脂受到污染。
陰樹脂受鐵污染顔色變黑，性能(néng)變壞，再生效率降低，再生劑用量與清洗水耗增加。受鐵污染後(hòu)的陰樹脂一般也采用與陽樹脂相同的酸洗辦法進(jìn)行處理。
值得說(shuō)明的是，由于工業鹽酸含鐵量較(可能(néng)以FeCl4-
形态存在)，當酸洗被(bèi)鐵污染的陰樹脂時(shí)，不不能(néng)清洗出樹脂中的鐵，相反還(hái)會(huì)交換到該樹脂上去。因此，酸洗被(bèi)鐵污染的陰樹脂宜用化學(xué)純的鹽酸。
如果陰樹脂既被(bèi)有機物污染,又被(bèi)鐵離子及其氧化物污染,則應首先除去鐵離子及其氧化物,而後(hòu)再除去有機物。利用超聲波清洗被(bèi)污染的陰、陽離子交換脂是近年來應用的一項新技術。它是利用頻率的超聲振動所起(qǐ)的空化作用，使樹脂的各種(zhǒng)污染受到松動、破壞，進(jìn)而轉入到水中被(bèi)反洗水沖走。
北京總部：
