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1、关于对新老厂化学阳树脂酸耗的分析与研究摘要：目前在水处理领域内，主要是以离子交换法出去水中的盐类物质，阳树脂的主要任务是降低原水碱度，软化硬水的作用，防止补给水中的Ca2+,Mg2+对锅炉汽水系统产生的金属腐蚀，为机组的安全运行设立了第一道卡口。本课题旨在于探讨影响树脂工作交换容量的因素和通过化学平衡理论对再生过程的具体分析两个方面对降低酸耗起一定的指导意义，使阳床达到经济安全的运行工况。关键词：阳树脂 工作交换容量 酸耗 再生1.概况我厂135MW化学共有4台阳床（160 t/h.台），60MW化学有3台双室阳床（80 t/h.台）+2台单室阳床（120 t/h.台）都采用并列方式连接，属于
2、逆流再生离子交换器。装填树脂为0017强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，其交换容量为1900mol/m3。2. 交换容量交换容量是表示交换树脂交换能力大小的一项性能指标，而作为树脂工艺性能的交换容量是工作交换容量，是指树脂在具体工艺条件下实际发挥的交换容量。影响工作交换容量的因素有很多，如流速，终点指标，树脂层高度，再生剂纯度等，但在正常生产过程中，最大的影响因素就是原水中的重金属离子如Fe3+的污染和有机物污染。2.1受污染机理 树脂为多孔网状立体结构，多孔网眼是离子在树脂内部扩散进出的通道，通道内壁具有众多的功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦此活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。在离子交换
3、过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质，容易被交换或吸附到树脂上，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻碍了离交换反应的进行或是在离子交换反应过程中生成难溶的沉积物，并沉积在树脂内部，阻塞了离子交换的通道。由于阳离子交换树脂在处理系统中的位置相对靠前，它所受到的污染有别于阴离子交换树脂，受到污染的阳离子交换树脂通常会发生周期制水量减少，工作交换容量下降，出水水质恶化等现象，而且会对后续的阴离子交换树脂的制水过程产生不利的影响。对被污染的树脂进行及时的诊断和有效的复苏对水处理系统的经济运行具有很重要的意义。2.2工作交换容量的复苏 在对有机物污染阳树脂进行的研究表明，原水中的溶解性有机
4、物主要是依靠范德华力吸附在阳离子交换树脂上。此时所吸附的基本上是酸性基团的有机物，而这些有机物在水中的溶解性有机物中占主要成分。因此在树脂由H型转变为Na型之后质量浓度为5%左右的NaOH溶液浸泡12h左右并间隔用压缩空气搅拌，即可复苏。阳离子交换树脂易受到铁离子的污染，是因为阳树脂对Fe3+的亲和力强，所以它吸附了Fe3+后就不易再生下来，变成不可逆交换，当原水的预处理不当，有胶态的Fe(OH)3进入阳床时，在酸性溶液的作用下生成Fe3+，反应为：Fe(OH)3 +3H+= Fe3+ + 6H2O 铁污染严重后造成阳床过早失效，酸耗逐渐增大。处理办法：当反洗后运行一段周期工交仍降低，树脂颜色
5、变深，可取少部份树脂做实验，判断铁污染程度，可用NaHSO3或者Na2SO3把Fe3+还原成亲和力更小的Fe2+。反应可表示为: SO32- + H2O + 2Fe3+ = 2Fe2+ + SO42- + 2H+3.阳床再生3.1再生原理 阳床在运行(除盐)过程中，水中的K+，Na+，Ca2+，Mg2+等阳离子与阳床内的阳离子与树脂上的H+离子进行交换: 2RH+ Ca2+ R2 Ca +2H+ Mg2+ Mg Fe2+ Fe 当阳离子交换树脂上的H+被交换完之后，树脂失去了继续交换水中阳离子的能力，即树脂吸附达到了饱和状态。此时，通常称为阳床(阳离子交换树脂)失效。阳床再生的基本原理是将一定
6、浓度的酸液以一定流量进入失效的阳床内，利用酸液中的H+离子将失效树脂上所吸附的K+，Na+，Ca2+，Mg2+等阳离子置换出来，取而代之，使离子交换树脂重新获得交换水中阳离子的能力。酸液中的H+离子与树脂上所吸附的K+，Na+，Ca2+，Mg2+等阳离子的置换反应进行得愈彻底，树脂获得交换水中阳离子能力愈强。此时，阳床再生效果愈好。树脂的离子交换和再生过程，实际上是一种可逆的化学反应过程 3. 2影响阳床再生效果的主要因素3.2.1盐酸溶液中氯化氢的体积分数如前所述，离子交换树脂的离子交换和再生过程是一个可逆的化学反应过程。因此，阳床生过程盐酸溶液中溶质体积分数必须达到一定范围，酸液中的H+离
7、子才能将失效树脂所吸附的阳离子置换出来。根据厂家资料，0017强酸性阳离子交换树脂要求再生剂(盐酸溶液)中氯化氢的体积分数(HCl)为2.0%4.0%。3.2.2进酸流量当酸液的溶质的体积分数处在一定范围时，酸液与失效树脂接触的时间愈长，酸液中的H+离子与失效树脂所吸附的阳离子进行的离子交换就愈充分，愈彻底，有利于提高阳床树脂的再生效果。一般情况下，阳床每次再生的用酸量是一定的。因此，为了保证酸液与树脂有足够的接触时间，进酸流量应控制在一个较低的数值。否则，若进酸流量很大时，阳床再生用酸量就很快用完，酸液与树脂的接触时间就不足，从而影响阳床的再生效果。同时，采用较低的进酸流量，还可以减少阳床内
8、出现偏流现象的影响和防止树脂层出现托起现象的发生，保证阳床的再生效果。3.2.3置换效果阳床再生进酸完后，树脂都沉浸在酸液中，树脂进行离子交换后所释放出来大量的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子溶于其中。置换过程中用纯水(除盐水)将积存在阳床树脂内的残余 (剩)酸和交换出来的阳离子冲洗干净，这有利于酸液与树脂的离子交换反应往更充分和更彻底的方向进行。否则，这些残余酸量会影响阳床的出水水质，交换出来的阳离子又重新被再生好的树脂吸附，降低树脂的交换能力，影响阳床的再生效果。4.“二步进酸”法理论依据和要求阳床再生时，酸液的H+离子与失效树脂上所吸附的阳离子进行的离子交换反应，与洗涤原理一样，
9、符合“少量多次”的原则。因此，阳床再生时的进酸，宜分步进行。结合我厂的实际情况，可尝试用“二步进酸”。“二步进酸”法的具体要求如下：进酸分两步进行，在以目前阳床进酸总量不变的情况下首先进(HCl)为3.0%3.5%的酸液，进酸时间120min，接着开始置换至中排门出水酸度不大于3.0mmol/L，再进(HCl)为2.0%2.5%的酸液，第二次置换结束如能达到阳床中排门出水酸度不大于1.0mmol/L，(Na+)100g/L，说明此时阳床内树脂层的残余酸量和树脂离子交换释放出来的K+，Na+，Ca2+，Mg2+等阳离子基本被冲洗干净。前后进酸总质量大概2T左右。第一次进(HCl)为3.0%3.5%的酸液，此时，阳床内离子交换树脂的失效程度较深，开始进酸时盐酸溶液中溶质体积分数较大，有利于提高失效离子交换树脂与酸进行的离子交换效果。在随后进行的置换过程，存在于树脂层中因离子交换被释放出来的阳离子其大部分被冲洗干净。最后，再以(HCl)为2.0%2.5%的酸液将阳床内余下的失效树脂进行再生离子交换。这样盐酸与失效树脂进行的离子交换反应就会较彻底和取得较佳的阳床再生效果。总结由于该方法的提出完全是基于树脂交换的基本原理中的双电层理论和勒夏特列平衡原理，目前在我厂尚未有过此再生的实际操作，故暂时无法得出具体数据进行参比，但个人认为具有相当的可行性。
