離子交換樹(shù)脂是帶有官能團(tuán)(有交換離子的活性基團(tuán))、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。離子交換樹(shù)脂的全名稱由分類(lèi)名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成。
一、懸浮物的污堵及處理
原水中的懸浮物會(huì)堵塞樹(shù)脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運(yùn)行壓降,也會(huì)覆蓋在樹(shù)脂顆粒的表面,因而降低樹(shù)脂的工作交換容量。為防止懸浮物的污堵,主要是加強(qiáng)對(duì)原水的預(yù)處理,以降低水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹(shù)脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數(shù)和時(shí)間或使用壓縮空氣擦洗等方法。
二、鐵的污染及處理
陽(yáng)、陰樹(shù)脂都可能發(fā)生鐵的污染。被污染樹(shù)脂的外觀為深棕色,嚴(yán)重時(shí)可以變?yōu)楹谏。一般情況下,每100g樹(shù)脂中的含鐵量超過(guò)150mg時(shí),就應(yīng)進(jìn)行處理。鐵的存在會(huì)加速陰樹(shù)脂的降解。
陽(yáng)樹(shù)脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被樹(shù)脂吸收以后,部分被氧化為Fe3+,再生時(shí)不能完全被H+交換出來(lái),因而滯留于樹(shù)脂中造成鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時(shí),部分礬花帶入陽(yáng)床,過(guò)濾作用使之積聚在樹(shù)脂層表面,再生時(shí),酸液溶解了礬花,使之成為Fe3+,部分被陽(yáng)樹(shù)脂所吸收,造成鐵的污染。工業(yè)鹽酸中的大量Fe3+,也會(huì)對(duì)樹(shù)脂造成一定的鐵污染。用于鈉離子交換的陽(yáng)樹(shù)脂更容易受到鐵的污染。
陰樹(shù)脂中的鐵含量有時(shí)會(huì)比陽(yáng)樹(shù)脂的大許多倍。陰樹(shù)脂的鐵主要來(lái)源于再生液。一般隔膜法生產(chǎn)的燒堿,其中含有0.01%~0.03%的Fe2O3,同時(shí),還含有6~7mg/L的NaClO3。這樣的燒堿在貯存和輸送過(guò)程中與鐵容器、管道(無(wú)防腐層)接觸,將生成高鐵酸鹽(FeO4)。高鐵酸鹽隨堿液進(jìn)入陰床后,因pH值的降低,將發(fā)生分解,其反應(yīng)式如下:2FeO42-+ 10H+ → 2Fe3+ + 2/3 O2 +5 H2O。Fe3+進(jìn)一步生成Fe(OH)3,附著于陰樹(shù)脂顆粒上,造成鐵的污染。
樹(shù)脂遭受鐵的污染以后,在一般的再生過(guò)程中不能除去,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(shè)備的耐腐蝕性能,否則須用加抑制劑的鹽酸。將相當(dāng)于樹(shù)脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹(shù)脂床頂部進(jìn)入(要考慮到樹(shù)脂床內(nèi)的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹(shù)脂床底部疏出相當(dāng)于床內(nèi)殘余存水的水量,將溶液攪拌,并與樹(shù)脂接觸12小時(shí)。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質(zhì),再將樹(shù)脂床再生后即可投運(yùn)。
三、硫酸鈣的污染及處理
使用硫酸再生鈣型陽(yáng)樹(shù)脂時(shí),如果再生液的濃度過(guò)高,或流速過(guò)慢,在靠近樹(shù)脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度超過(guò)CaSO4的溶度積就會(huì)產(chǎn)生CaSO4沉淀,并附在樹(shù)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(yīng)的進(jìn)行,運(yùn)行中還會(huì)溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽(yáng)床的交換量。硫酸鈣在25℃時(shí)的溶度積為2000ppm,隨溫度增高溶解度減小,因此很難除去。
四、硅的污染及處理
硅化合物污染發(fā)生在強(qiáng)堿陰離子交換器中,尤其是在強(qiáng)、弱型陰樹(shù)脂聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)備和系統(tǒng)中,其結(jié)果往往導(dǎo)致陰離子交換器除硅效率下降。
陰床的強(qiáng)堿樹(shù)脂再生不當(dāng)、失效的樹(shù)脂未及時(shí)再生或陰樹(shù)脂再生不徹底,會(huì)發(fā)生硅酸在樹(shù)脂顆粒內(nèi)部聚合的現(xiàn)象,而難以再生,這種現(xiàn)象是硅在樹(shù)脂內(nèi)的積聚,不屬于硅的污染。硅的污染是指再生過(guò)程中,已從樹(shù)脂上再生出來(lái)的硅酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以膠體狀態(tài)析出,嚴(yán)重時(shí)再生液可以變成膠凍狀,被覆于樹(shù)脂表面,影響樹(shù)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(dòng)床一般不會(huì)發(fā)生硅的污染。硅的污染主要發(fā)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(duì)流再生單床,尤其是在弱、強(qiáng)型陰離子交換樹(shù)脂聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)備和系統(tǒng)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(shù)脂床須先浸泡,如條件不允許,可將溶液以2個(gè)床體積/小時(shí)的流速通過(guò)樹(shù)脂床,這方法的關(guān)鍵是保持較高溫度及接觸時(shí)間。
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