离子交换树脂复苏技术
离子交换树脂广泛应用于锅炉给水、纺织、化工工艺用水及医药用水的软化或除盐处理中。自然界的水中含有铁及其他高价金属离子,由于这些高价金属离子与树脂的亲和力远比用以再生的Na+(软化水用NaCl再生)、H+(除盐水用HCl或H2SO4再生)离子强,因而在交换树脂的再生过程中无法将它们置换出来,以致不断积累,使树脂失去交换能力,即平时说的树脂“中毒”。
离子交换树脂中毒主要表现在:
1、 运行周期缩短。树脂使用时间越长,运行周期越短,在高价金属含量比较多的地区尤为明显;
2、 树脂颜色变深。新树脂的颜色为淡黄色甚至接近白色,而中毒的树脂为褐色甚至黑色;
3、 出水水质变差。表现为出水硬度(软化水)或电导率(除盐水)上升;
4、 再生剂单耗高。对于盐再生的软化水系统,处理1吨原水的合理盐耗应当≤82.5×原水硬度(单位为 克/吨,硬度单位为mmol/L);对于盐酸再生的除盐水系统,处理1吨原水的合理酸(30%盐酸)耗应当≤162×原水硬度(单位为 克/吨,硬度单位为mmol/L)。
再生剂单耗高直接增加了生产成本,而水质变差致使锅炉煤耗升高、危及锅炉安全运行,甚至影响产品质量;中毒的树脂如果不能及时复苏,日积月累最终可导致树脂失去大部分交换功能而报废,更换树脂将是一笔不小的费用。
由此可见,复苏中毒树脂的经济效益是显而易见的。
传统的中毒树脂复苏技术,一是盐酸烧碱复苏,二是亚硫酸钠法复苏,三是氧化法。盐酸烧碱复苏是建立在树脂为铁氧化物堵塞树脂微孔的理论基础上,显然,盐酸可以溶解铁的氧化物,但以下问题不可避免:
1、 溶解的铁离子将与树脂交换基团结合;
2、 复苏用的工业盐酸也含有大量的铁离子,这些铁离子也不可避免地与树脂结合,造成树脂的铁中毒;
3、 用烧碱中和复苏用的盐酸时,溶解的铁离子与OH-形成沉淀,同样堵塞树脂微孔,所以用盐酸处理的树脂颜色变浅,用烧碱中和后又变深;
4、 盐酸烧碱腐蚀设备,污染环境。因此,盐酸烧碱法无法在设备内进行复苏,操作复杂;
5、 除盐水系统中本身就是用盐酸再生,所以用盐酸法处理中毒树脂是没有任何效果的。
亚硫酸钠法复苏的原理是将树脂中的三价铁离子还原成比较容易置换的二价铁离子,再将其置换出来。然而,三价铁离子在树脂中并不是以离子形式而是有机分子存在的,亚硫酸钠也无法将以分子形式存在的铁离子还原,也就无法起到复苏作用。
氧化法则认为树脂中毒是有机物污染引起,于是用双氧水或次氯酸钠溶液氧化中毒的树脂。此法对淡化树脂颜色的确起到比较明显的作用,但树脂本身就是有机物,氧化法将会把树脂本身氧化,使其颜色变浅,实质则无法起到复苏作用。(如下图,左为未复苏的树脂,右为复苏的树脂)