浅析水处理离子交换树脂性能

浅析水处理离子交换树脂性能

闫涛

(中国石油集团电能有限公司热电一公司运行部化学运行专业黑龙江大庆163314)

摘要：介绍化学除盐水处理中离子交换树脂性能劣化存在破碎、氧化和降解、污堵和有机污染等的问题，详细分析出现这些问题的原因以及造成的危害。

关键词：树脂破碎氧化降解污染

前言：

随着电力行业的发展，电厂对除盐水水质提出了更高的要求，目前火力发电厂化学除盐应用较多的是离子交换树脂，离子交换树脂的好坏直接影响着水处理的出水，进而影响着热力系统的水质和锅炉的安全经济运行。

1、树脂颗粒的破碎

目前化学除盐使用的离子交换树脂，其颗粒都是完整的球体。在使用过程中，少量的树脂因磨损、胀缩等原因发生破碎现象是正常的。这些破碎的树脂积在树脂层中会造成水流阻力的增大，影响设备的正常运行。当树脂颗粒的破碎率和损耗率明显超过正常值时，可认为该树脂发生了破损问题。

在树脂的储存、运输和使用中都可能造成树脂颗粒的破碎。常见的原因有：①制造质量差；②冰冻；③干燥；④渗透压的影响。

2、树脂的氧化和降解

树脂的化学稳定性可以用其耐受氧化剂的作用的能力表示。阳树脂被氧化后主要发生骨架的断链，而阴树脂则主要表现为季氨基团的降解。

2.1、阳树脂的氧化

阳树脂被氧化后主要表现为骨架断链，生成低分子的磺酸化合物，以及羧酸基团。阳树脂遇到的氧化剂主要是游离氯与水反应生成的氧。再生过程中，如果使用质量差的工业盐酸或者副产品盐酸，其中含有氧化剂也会对阳树脂造成损害。一般要求进入化学除盐设备的原水中，游离氯的含量应小于0.1ml/l。

2.2、强碱阴树脂的降解

强碱阳树脂遭受氧化后，主要表现为季氨基团的逐渐降解，而不会发生骨架的断链，强碱阳树脂的降解主要是季氨基团，按顺序分解为叔、仲、伯胺，甚至非碱性物质。在化学除盐工艺中，其主要表现为中性盐分解容量，特别是硅交换容量的降低。强碱阴树脂在运行过程中遇到的氧化剂主要是水中的溶解氧，再生过程中遇到氧化剂主要是碱中所含的ClO3和FeO42-。

3、树脂微孔的污堵

3.1铁对树脂的污染

阴阳树脂都可能发生贴的污染，被污染的树脂的外观变为深棕色，严重时可以变为黑色。一般情况下，每100g树脂中含铁量超过150mg时，就应进行处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。

在阳树脂使用中，原水带来的铁离子，大部分以FeO2+存在，他们被树脂吸收后，部分被氧化成FeO3+，再生是不能完全被H+交换出来，因而滞留于树脂中造成铁的污染。使用铁盐作为混凝剂时，部分矾花被带入阳床，过滤作用使之聚在树脂层表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为FeO3+,部分被阳树脂所吸收，造成铁的污染。工业盐酸中的大量FeO3+，也会对树脂造成一定的铁污染。

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，还有6-7mg/l的NaClO3,这样的烧碱在储存和输送过程中与铁制容器、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，生成Fe3+，其进一步生成Fe(OH)3，附着于阴树脂颗粒上，造成铁的污染。

树脂遭受铁污染以后，在一般的再生过程中不能除去，必须用盐酸进行清洗，防止树脂发生铁污染的措施有：减少阳床进水的含铁量；对输送高含盐量原水的管道及储槽应考虑采取必要的防腐措施；阴床再生用烧碱的储槽及输送管道应采取衬胶防腐，以减少碱再生液的含铁量；当树脂含铁量超过150mg/g时，应进行酸洗。

4、油对树脂的污染

矿物油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或者被覆与树脂颗粒的表面，造成树脂微孔的污堵，使树脂交换容量降低，周期制水量明显减少。

处理油污染树脂的方法：首先，应迅速查明油的来源，排除故障，防止油的继续渗入。必要时，应清理设备内积存的油污。轻微污染的树脂不一定需要处理，可以在多次再生中逐渐恢复其交换容量。严重污染的树脂，应通过小型试验，选择适当的处理方法。

5、树脂的有机污染

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有机酸渗入出水中，使出水的电导率增大。④出水的PH值降低。⑤出水SiO2含量增大。

5.1、有机物污染对树脂工作交换容量的影响

由于强碱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；另一方面这些有机酸会在运行中不断溶解，并因有机酸的酸性比H2SiO3强，即抵制强碱树脂对H2SiO3吸收，会造成H2SiO3过早的在出水中漏过，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。

5.2、有机物污染对出水质量的影响

被有机物污染的强碱树脂，因为附着有许多大分子的有机酸，它们所含的部分——COOH，在阴床的再生中会生成——COONa，其中Na+又会在阴床的运行过程中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。

6、结束语

离子交换树脂的质量是保证水处理设备出水水质的关键，因此应严格把好离子交换树脂的质量关。运行时树脂应综合考虑现场的各种情况，避免树脂遭到破坏，影响水处理出水水质。