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離子交換樹脂如何進(jìn)行污染處理

2019-08-213133

    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(yùn)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(qiáng)對原水的預(yù)處理,以降低水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數(shù)和時間或使用壓縮空氣擦洗等方法。

  常用化學(xué)除鹽系統(tǒng)對進(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(qiáng)酸陽(順流再生)< 5強(qiáng)酸陽(對流再生)< 2強(qiáng)酸陽(浮床)< 2強(qiáng)酸陽(順流)→強(qiáng)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(qiáng)酸陽(順流)< 5弱酸陽(順流)→強(qiáng)酸陽(浮床)< 5

  二、鐵的污染及處理:

  陽、陰樹脂都可能發(fā)生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色,嚴(yán)重時可以變?yōu)楹谏?。一般情況下,每100g樹脂中的含鐵量過150mg時,就應(yīng)進(jìn)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(yè)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(chǎn)的燒堿,其中含有0.01%~0.03%Fe2O3,同時,還含有6~7mg/LNaClO3。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,將生成鐵酸鹽(FeO4)。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(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(要考慮到樹脂床內(nèi)的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相當(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(zhì),再將樹脂床再生后即可投運(yùn)。

  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。對含鐵量的地下水應(yīng)先經(jīng)過曝氣處理及錳砂過濾除鐵。對含鐵量的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時,應(yīng)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. 對輸送含鐵量原水的管道及貯槽應(yīng)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(yīng)采取襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。

  4. 當(dāng)樹脂的含鐵量過150g/gR時,應(yīng)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,如果再生液的濃度過,或流速過慢,在靠近樹脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度過CaSO4的溶度積就會產(chǎn)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(yīng)的進(jìn)行,運(yùn)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(fā)現(xiàn)樹脂中與硫酸鈣沉淀時,目前常用的方法是先以大量軟水進(jìn)行反洗,然后再用~10 % HCl(3個床體積)2.0 L / h / L反復(fù)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(yīng),使用時須注意。

  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)堿樹脂再生不當(dāng)、失效的樹脂未及時再生或陰樹脂再生不徹底,會發(fā)生硅酸在樹脂顆粒內(nèi)部聚合的現(xiàn)象,而難以再生,這種現(xiàn)象是硅在樹脂內(nèi)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(tài)析出,嚴(yán)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。

  順流再生固定床和移動床一般不會發(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)比值的對流再生單床,尤其是在弱、強(qiáng)型陰離子交換樹脂聯(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(guān)鍵是保持較溫度及接觸時間。

  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(tài)備用。

  2. 再生堿液應(yīng)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(yīng)保持進(jìn)再生液的時間不少于30min。

  5. 聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)中要從設(shè)計(jì)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(dāng)油壓于蒸汽壓力時,重油(或原油)漏入蒸汽,經(jīng)過凝氣器進(jìn)入凝結(jié)水除鹽系統(tǒng)。

  ■煉油廠或化工廠生產(chǎn)流程中的油通過蒸汽系統(tǒng)漏入原水?;瘜W(xué)除鹽設(shè)備進(jìn)水中含油量為0.5mg/L時,幾個月內(nèi)即可出現(xiàn)樹脂被油污染的現(xiàn)象。

  處理油污染樹脂的方法:

  首先,應(yīng)迅速查明油的來源,排除故障,防止油的繼續(xù)漏入。必要時,應(yīng)清理設(shè)備內(nèi)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(fù)其交換容量。嚴(yán)重污染的樹脂,應(yīng)通過小型試驗(yàn),選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ā?/span>

  1. NaOH溶液循環(huán)清洗

  使用38 ~ 40 ℃8 % ~ 9 % NaOH溶液,從堿箱(10m3)經(jīng)過陰床、陽床后,再回到堿箱循環(huán)清洗(具體時間由小型試驗(yàn)確定),并補(bǔ)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(jìn)行清洗,清洗過程中要嚴(yán)密防火。

  3. 使用溶劑與表面活性劑聯(lián)合清洗

  使用樹脂體積20 % 200號溶劑汽油和TX-10(非離子型,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(xù)攪拌,使油乳化。后,從交換器頂部進(jìn)水,將乳化液從底部排出,至沖洗干凈為止。

  六、有機(jī)物的污染及處理:

  有機(jī)物對陰樹脂的污染原因及處理方法都比較復(fù)雜,將另行說明。

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