樹脂的污染及處理

 一、懸浮物的污堵及處理

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

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

常用化學除鹽系統對進水懸浮物的要求一般如下:

化學除鹽單元懸浮物(mg/L
強酸陽(順流再生)< 5
強酸陽(對流再生)< 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、陰樹脂都可能發生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色,嚴重時可以變為黑色。一般情況下,每100g樹脂中的含鐵量超過150mg時,就應進行處理。鐵的存在會加速陰樹脂的降解。

陽樹脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被樹脂吸收以后,部分被氧化為Fe3+,再生時不能完全被H+交換出來,因而滯留于樹脂中造成鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時,部分礬花帶入陽床,過濾作用使之積聚在樹脂層表面,再生時,酸液溶解了礬花,使之成為Fe3+,部分被陽樹脂所吸收,造成鐵的污染。工業鹽酸中的大量Fe3+,也會對樹脂造成一定的鐵污染。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會比陽樹脂的大許多倍。陰樹脂的鐵主要來源于再生液。一般隔膜法生產的燒堿,其中含有0.01%~0.03%的Fe2O3,同時,還含有6~7mg/L的NaClO3。這樣的燒堿在貯存和輸送過程中與鐵容器、管道(無防腐層)接觸,將生成高鐵酸鹽(FeO4)。高鐵酸鹽隨堿液進入陰床后,因pH值的降低,將發生分解,其反應式如下:

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

Fe3+進一步生成Fe(OH)3,附著于陰樹脂顆粒上,造成鐵的污染。

樹脂遭受鐵的污染以后,在一般的再生過程中不能除去,必須用鹽酸進行清洗。

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

將相當于樹脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹脂床頂部進入(要考慮到樹脂床內的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相當于床內殘余存水的水量,將溶液攪拌,并與樹脂接觸12小時。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質,再將樹脂床再生后即可投運。

防止樹脂發生鐵污染的措施有:

1. 減少陽床進水的含鐵量。對含鐵量高的地下水應先經過曝氣處理及錳砂過濾除鐵。對含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時,應添加堿性藥劑,如Ca(OH)2或NaOH,提高水的pH值,防止鐵離子帶入陽床。

2. 對輸送高含鐵量原水的管道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. 當樹脂的含鐵量超過150g/gR時,應進行酸洗。

三、硫酸鈣的污染及處理:

使用硫酸再生鈣型陽樹脂時,如果再生液的濃度過高,或流速過慢,在靠近樹脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度超過CaSO4的溶度積就會產生CaSO4沉淀,并附在樹脂顆粒上,不僅再生后清洗困難,洗出液中總有硬度,影響離子交換反應的進行,運行中還會溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽床的交換量。

硫酸鈣在25℃時的溶度積為2000ppm,隨溫度增高溶解度減小,因此很難除去。

防止硫酸鈣沉淀的措施,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。

一旦發現樹脂中與硫酸鈣沉淀時,目前最常用的方法是先以大量軟水進行反洗,然后再用~10 % HCl(3個床體積)以2.0 L / h / L反復清洗,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,但價格很高,且是放熱反應,使用時須注意。

四、硅的污染及處理:

硅化合物污染發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,其結果往往導致陰離子交換器除硅效率下降。

陰床的強堿樹脂再生不當、失效的樹脂未及時再生或陰樹脂再生不徹底,會發生硅酸在樹脂顆粒內部聚合的現象,而難以再生,這種現象是硅在樹脂內的積聚,不屬于硅的污染。硅的污染是指再生過程中,已從樹脂上再生出來的硅酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以膠體狀態析出,嚴重時再生液可以變成膠凍狀,被覆于樹脂表面,影響樹脂的交換容量,并造成出水SiO2含量增高。

順流再生固定床和移動床一般不會發生硅的污染。硅的污染主要發生于原水中硅的含量與總陰離子含量(不包括堿度)比值高的對流再生單床,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。

清洗二氧化硅污染可用燒堿,建議用量為130 ~ 160 g/L,濃度為2.0 %,處理溫度為50℃~60℃。樹脂床須先浸泡,如條件不允許,可將溶液以2個床體積/小時的流速通過樹脂床,這方法的關鍵是保持較高溫度及接觸時間。

防止硅污染的主要措施有:

1. 陰床失效后要及時再生,不在失效態備用。

2. 再生堿液應加熱,Ⅰ型樹脂不高于40℃,Ⅱ型樹脂不高于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,但應保持進再生液的時間不少于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:

礦物油對樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面,造成樹脂微孔的污堵,致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:

■ 滲入地下的礦物油隨原水帶入交換器。

■ 使用蒸汽混合加熱原水時,油隨蒸汽帶入原水。

■燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當油壓高于蒸汽壓力時,重油(或原油)漏入蒸汽,經過凝氣器進入凝結水除鹽系統。

■煉油廠或化工廠生產流程中的油通過蒸汽系統漏入原水?;瘜W除鹽設備進水中含油量為0.5mg/L時,幾個月內即可出現樹脂被油污染的現象。

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,應清理設備內積存的油污。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復其交換容量。嚴重污染的樹脂,應通過小型試驗,選擇適當的處理方法。

1. 用NaOH溶液循環清洗

使用38 ~ 40 ℃的8 % ~ 9 % NaOH溶液,從堿箱(約10m3)經過陰床、陽床后,再回到堿箱循環清洗(具體時間由小型試驗確定),并補充NaOH溶液,保持溶液濃度,利用NaOH對礦物油的乳化作用,清除油污。

2. 用溶劑清洗

可以使用石油醚或200號溶劑汽油對樹脂進行清洗,清洗過程中要嚴密防火。

3. 使用溶劑與表面活性劑聯合清洗

使用樹脂體積20 % 的200號溶劑汽油和TX-10(非離子型,全名為聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交換器后,保持溫度45 ~ 50 ℃,用無油壓縮空氣攪拌并擦洗,30 min后再加入200 kg TX-10表面活性劑,繼續攪拌,使油乳化。最后,從交換器頂部進水,將乳化液從底部排出,至沖洗干凈為止。

六、有機物的污染及處理:

有機物對陰樹脂的污染原因及處理方法都比較復雜,將另行說明。


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