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强碱性阴树脂受有机物污染后颜色变深,黄色或乳白色变为深棕色或黑色,出水水质恶化,常表现为电导率升高,漏硅量增大,pH值降低,周期制水批量明显减少,再生正洗水量增大,循环时间过长。
1.1 凝胶型强碱阴树脂的污染特性
凝胶型强碱性阴树脂易受腐植酸或富维酸污染[2],是由于其高分子骨架属于苯乙烯系,是憎水性的,而腐植酸或富维酸也是憎水性的,二者之间的凡德华而斯力很强,难以解吸。而且腐植酸或富维酸的分子很大,移动缓慢,一旦进入树脂中,易被卡在里面,随着时间的延长,被卡在树脂中的有机物越来越多,这些有机物一方面占据了阴树脂的交换位置,另一方面,有机物分子上的弱酸基团——COOH又起了阳离子交换树脂的作用;即在用碱再生阴树脂时,能打破离子间的吸引力,但不能打破凡德华而斯力,并发生下列交换反应:
R′COOH + NaOH→ R′COONa+H2O
在正洗及制水过程中,又发生下面的水解反应:
R′COONa+H2O→ R′COOH + NaOH
1.2 丙烯酸阴树脂的特点
丙烯酸系强碱性阴树脂不含苯环,其高分子骨架是亲水性的,这样它和有机物之间的凡德华而斯力很弱,进入树脂中的有机物在用碱再生时能较顺利地被解吸出来。它能更有效地克服有机物被树脂吸着的不可逆倾向,提高了有机物在树脂中的扩散性,具有良好的抗有机物污染能力。
阴树脂吸附及洗出有机物程度表,表1所示:
活性基团 | 树脂骨架 | 吸附有机物程度 | 洗出有机物程度 |
弱碱 | 40%~70% | 90%~100% | |
强碱 | 丙烯酸系 | 50%~90% | 90%~100% |
强碱 | 苯乙烯系 | 20%~90% | Ⅰ 30%~70% |
Ⅱ 60%~95% |
2 有机物对阴树脂污染判断
通过我厂近几年来的运行管理,大修对阴树脂试验分析,参考国内外有关资料,总结出以下两种判断方法,为大修制定树脂工艺处理方案提供了依据。
2.1 出水水质曲线判断法
强碱凝胶型阴树脂一旦受到有机物污染,利用氢氧化钠再生时,氢氧化钠将被解吸到树脂内,造成再生后正洗时间过长,钠离子泄漏量增加,从出水水质监测曲线来看,电导率高于正常值,pH值降低,泄硅量增大,由此我们可以根据出水水质分析监测曲线(见图1)判断出强碱性凝胶型树脂是否被污染。
2.2 污染指数判断法
用进入阴床水的污染指数来衡量强碱性阴树脂受污染的程度。所谓污染指数(N)是指水中有机物的含量(用mg/LCaCO3来表示)和总阴离子量(用mg/LCaCO3来表示)之比;此值越大对树脂的污染就越严重,必要时对受有机物污染的树脂进行复苏处理。
污染指数M=水中有机物量(mg/LCaCO3)/水中总阴离子量(mg/LCaCO3)
N≥5污染严重;
≤N≤5中等污染;
N≤1树脂不易受污染。
3 受有机物污染树脂的处理
针对强碱性阴树脂易受有机物污染的特点,每年大修时,详细制定出处理方案。处理后效果明显,复床制水批量提高,泄硅量下降,再生酸、碱消耗降低,为生产安全、稳定、高负荷、长周期运行提供了保证。具体方法如下:
3.1 先采用1.5倍树脂体积的10%盐酸通过床层30min,通入氮气45 ~60min搅拌,再用3倍树脂体积的纯水清洗,最好洗至pH=7~8。
3.2 经3.1处理后,用3倍树脂体积的10%食盐水,加2%氢氧化钠溶液通过树脂床层,停留时间1h。再通入氮气45~60min,进行搅拌,浸泡12min以后,再用3倍树脂体积的纯水清洗,最后洗至pH=7~8。
3.3 用正常再生用量的2倍的氢氧化钠溶液进行彻底再生。
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