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再生用碱的质量对离子交换树脂的影响

发布时间：2009/6/20 阅读次数：936 字体大小: 【小】【中】【大】

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再生用碱的质量对离子交换树脂的影响

盐城发电有限公司发电部化运戊班张波

我厂在再生阴离子交换树脂时采用隔膜法生产的工业氢氧化钠,这种氢氧化钠中的杂质如氯离子、氯酸根、铁离子以及碱中含有的沉积物、油等有机物等均会对树脂再生后的性能产生很大的影响。通过调查发现，在氢氧化钠含量相等的情况下，用隔膜法生产的工业用氢氧化钠和用离子交换膜法生产的氢氧化钠杂质含量相差很大，氯化钠含量相差200倍，三氧化二铁含量相差20倍，这些离子含量如果较高,会对阴离子交换树脂的性能产生很大的影响。

用隔膜法碱的影响主要有以下几个方面：

1、对Ｃｌ^-影响，对阴离子交换树脂再生影响，再生度表示树脂中再生型基团的百分数，它是一个比值，通过分析发现，使用隔膜法氢氧化钠再生度为78%，使用离子交换膜法氢氧化钠再生度可达100%，通过再生度的提高，可以发现运行周期得到延长至原来的1.2倍，并使出水水质显著好转，其出水Ｃｌ^-含量仅为隔膜碱的1/141。同时,再生度下降,再生液的利用率就会降低,这必然造成了生产运行中出现阳阴床的再生废液总是偏碱性,难以达到阳阴床的再生废液自中和的状况,必然在废液综合排放过程中要消耗较多的酸,间接造成酸耗增加。

2、ＣｌＯ3^-的影响　

　作为生产过程的直接结果,氯酸盐(ＮａＣｌＯ3)有可能出现在苛性碱再生溶液中。在酸性条件下, ＣｌＯ3^-会生成强氧化性的ＨＣｌＯ3。研究表明，在处理含氧气的水时，强碱性阴离子交换树脂交换容量就会减少，金属和氧化剂的反应会对树脂影响而产生催化作用，从而影响树脂交换性能。

3、Fe的影响

再生用碱中含有一定量的三氧化二铁，在酸性条件下的反应生成Fe³⁺，铁离子不直接污染阴树脂，它们之间不能直接发生交换和吸附，有两种可能，一种可能是铁的无机化合物,这种极细微的悬浊颗粒附着或吸附污染,逐渐在树脂上积聚起来;另一种可能是铁与有机物生成复杂的络合物之后,交换吸附到阴离子交换树脂上去;也可能是与其他阴离子生成带负电的阴离子络合物后,交换吸附到树脂上去。铁污染阴离子交换树脂后,树脂性能显著下降,且不易使其恢复原有的性能。

　铁氧化　

　强碱阴树脂遭受氧化后,主要表现为季铵基团的逐渐降解,而不会发生骨架的断链。在化学除盐工艺中,主要表现为中性盐分解容量,特别是硅交换量的降低。　

　含ＣｌＯ3-的碱会腐蚀金属。当碱用铁容器盛放时,会形成ＦｅＯ₄^2-,这种化合物的氧化性强于高锰酸,在酸溶液中会有以下反应:　

　2ＦｅＯ₄^2-+10Ｈ+2Ｆｅ₃++3/2Ｏ2+5Ｈ2Ｏ　

　含ＦｅＯ₄^2-的碱在不断的与树脂接触的过程中将不断的攻击树脂以至其工作交换容量减少。

　4、其他杂质成分的影响

碱中还含有沉积物、油和其他有机物质。这些物质都可能对阴离子交换树脂产生影响。

1、沉积物的影响　

　沉积物对树脂的影响主要是由于沉积物可能会沉积在树脂上,对树脂的微孔造成堵塞,从而使树脂的工作交换容量减少。

2　油的影响　

　油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于树脂颗粒的表面,造成树脂微孔的污堵。油在树脂表面形成一层油膜,使树脂粘在一起,造成树脂交换容量降低,树脂层水流不均匀,周期制水量明显减少。另外,由于树脂表面油膜存在,使树脂在水中浮力增大,造成树脂反洗时流失。

3、　其他有机物的影响　

　有机物是依靠离子交换和范德华力的吸附,交换吸附到阴离子交换树脂上去的。有机物由于其分子质量大,疏水性强,与强碱树脂的苯乙烯-二乙烯苯聚合的骨架具有较强的吸附能力———范德华力，因此使有机物被强碱树脂牢固吸附于树脂表面，堵塞树脂微孔，使阴树脂工作交换容量下降。

再生经济性比较

通过分析可知，再生用碱的纯度对树脂的性能有很大影响，在用离子膜碱代替隔膜碱时，碱中杂质离子的浓度均会大幅度降低，这必然会对树脂的性能产生很多有利影响。简要对比:离子膜碱的价格大约为隔膜碱的1.1倍,但从前文的分析可知,用隔膜碱再生5次阴树脂和用离子膜碱再生4次阴树脂的运行周期基本相同,即隔膜碱的用量为离子膜碱的用量的1.2倍。仅此一项对比即可看出:采用离子膜碱不但不会增加再生费用,反而提高了再生的经济性。更何况采用离子膜碱再生后的制水水质大大提高,这会明显的减缓热力设备的腐蚀和结垢。同时,采用离子膜碱再生还可以延长树脂的使用寿命,提高树脂的工作交换容量,增加周期制水量和延长设备的使用寿命以及减轻对环境的污染等。由此而带来的经济效益是不言而喻的。

　结论　

　再生用工业液碱中的杂质含量对阴离子交换树脂的性能有较大的影响,合理选用再生用工业液碱的种类,对降低水处理酸碱耗十分重要。通过研究杂质离子对阴离子交换树脂影响以及选用不同碱的经济性比较，我认为目前在我厂有反渗透设备运行用碱量大幅减少，碱高位槽不经常使用，隔膜碱容易使管道结晶造成疏通困难的情况下，在再生阴离子交换树脂时应选用离子膜碱。

2006-3-20

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