树脂的污染及处理
作者：成都洪拓来源：成都洪拓发布时间：2012-11-13
一、悬浮物的污堵及处理
原水中的悬浮物会堵塞树脂层中的孔隙，从而增大其水流阻力，增大运行压降，也会覆盖在树脂颗粒的表面，因而降低树脂的工作交换容量。
为防止悬浮物的污堵，主要是加强对原水的预处理，以降低水中悬浮物的含量。为清除积聚在树脂层中的悬浮物，可采用增加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。
常用化学除盐系统对进水悬浮物的要求一般如下：
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化学除盐单元
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悬浮物（mg/L）
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强酸阳（顺流再生）
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<5
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强酸阳（对流再生）
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<2
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强酸阳（浮床）
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<2
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强酸阳（顺流）→ 强酸阳（浮床）
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<5
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阳双层床、双室床
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<2
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阳双室浮床
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<2
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弱酸阳（顺流）→ 强酸阳（顺流）
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<5
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弱酸阳（顺流）→ 强酸阳（浮床）
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<5
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二、铁的污染及处理：
阳、阴树脂都可能发生铁的污染。被污染树脂的外观为深棕色，严重时可以变为黑色。一般情况下，每100g树脂中的含铁量超过150mg时，就应进行处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。
阳树脂使用中，原水带入的铁离子，大部分以Fe2+存在，它们被树脂吸收以后，部分被氧化为Fe3+，再生时不能完全被H+交换出来，因而滞留于树脂中造成铁的污染。使用铁盐作为混凝剂时，部分矾花带入阳床，过滤作用使之积聚在树脂层表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为Fe3+，部分被阳树脂所吸收，造成铁的污染。工业盐酸中的大量Fe3+，也会对树脂造成一定的铁污染。用于钠离子交换的阳树脂更容易受到铁的污染。
阴树脂中的铁含量有时会比阳树脂的大许多倍。阴树脂的铁主要来源于再生液。一般隔膜法生产的烧碱，其中含有0.01%-0.03%的Fe2O3，同时，还含有6-7mg/L的NaClO3。这样的烧碱在贮存和输送过程中与铁容器、管道（无防腐层）接触，将生成高铁酸盐（FeO4）。高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH值的降低，将发生分解，其反应式如下：
2FeO42- + 10H+ ——→ 2Fe3+ + 2/3O2 + 5H2O
Fe3+进一步生成Fe(OH)3，附着于阴树脂颗粒上，造成铁的污染。
树脂遭受铁的污染以后，在一般的再生过程中不能除去，必须用盐酸进行清洗。
常用的清洗方法是用10%HCl溶液，在进行此方法前，必须检查交换器设备的耐腐蚀性能，否则须用加抑制剂的盐酸。
将相当于树脂床体积0.5倍的10%HCl溶液从树脂床顶部进入（要考虑到树脂床内的残余存水，保持HCl溶液的浓度），从树脂床底部疏出相当于床内残余存水的水量，将溶液搅拌，并与树脂接触12小时。疏出酸液，自上而下淋洗，然后反洗30分钟，除去疏松物质，再将树脂床再生后即可投运。
防止树脂发生铁污染的措施有：
1、减少阳床进水的含铁量。对含铁量高的地下水应先经过曝气处理及锰砂过滤除铁。对含铁量高的地表水或使用铁盐作为凝聚剂时，应添加碱性药剂，如Ca(OH)2或NaOH，提高水的pH值，防止铁离子带入阳床。
2、对输送高含铁量原水的管道及贮槽应考虑采取必要的防腐措施，以减少原水的铁含量。
3、阴床再生用烧碱的贮槽及输送管道应采取衬胶防腐，以减少碱再生液的含铁量。
4、当树脂的含铁量超过150g/gR时，应进行酸洗。
三、硫酸钙的污染及处理：
使用硫酸再生钙型阳树脂时，如果再生液的浓度过高，或流速过慢，在靠近树脂颗粒处，再生出的Ca2+与溶液中的SO42-浓度超过CaSO4的溶度积就会产生CaSO4沉淀，并附在树脂颗粒上，不仅再生后清洗困难，洗出液中总有硬度，影响离子交换反应的进行，运行中还会溶于出水中，使硬度含量增加，降低阳床的交换量。
硫酸钙在25°C时的溶度积为2000ppm，随温度增高溶解度减小，因此很难除去。
防止硫酸钙沉淀的措施，一是降低再生液硫酸的浓度，二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法，使再生液浓度逐步加大，再生流速逐步减慢。
一旦发现树脂中与硫酸钙沉淀时，目前最常用的方法是先以大量软水进行反洗，然后再用-10%HCl（3个床体积）以2.0L/h/L反复清洗，但须注意HCl及硫酸钙的溶解速度很慢，因此须多次清洗。
另一方法是用EDTA钠盐，但价格很高，且是放热反应，使用时须注意。
四、硅的污染及处理：
硅化合物污染发生在强碱阴离子交换器中，尤其是在强、弱型阴树脂联合应用的设备和系统中，其结果往往导致阴离子交换器除硅效率下降。
阴床的强碱树脂再生不当、失效的树脂未及时再生或阴树脂再生不彻底，会发生硅酸在树脂颗粒内部聚合的现象，而难以再生，这种现象是硅在树脂内的积聚，不属于硅的污染。硅的污染是指再生过程中，已从树脂上再生出来的硅酸盐，由于再生液pH值的降低，大量的硅酸以胶体状态析出，严重时再生液可以变成胶冻状，被覆于树脂表面，影响树脂的交换容量，并造成出水SiO2含量增高。
顺流再生固定床和移动床一般不会发生硅的污染。硅的污染主要发生于原水中硅的含量与总阴离子含量（不包括碱度）比值高的对流再生单床，尤其是在弱、强型阴离子交换树脂联合应用的设备和系统中。
清洗二氧化硅污染可用烧碱，建议用量为130-160g/L，浓度为2.0%，处理温度为50°C-60°C。树脂床须先浸泡，如条件不允许，可将溶液以2个床体积/小时的流速通过树脂床，这方法的关键是保持较高温度及接触时间。
防止硅污染的主要措施有：
1、阴床失效后要及时再生，不在失效态备用。
2、再生碱液应加热，Ⅰ型树脂不高于40°C，Ⅱ型树脂不高于35°C。
3、降低再生液的浓度至2%NaOH。
4、再生液的流速不低于5m/h，但应保持进再生液的时间不少于30min。
5、联合应用系统中要从设计上保证弱型树脂先失效。
五、油的污染及处理：
矿物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，致使树脂交换容量降低，周期制水量明显减少。
矿物油的来源有：
■ 渗入地下的矿物油随原水带入交换器。
■ 使用蒸汽混合加热原水时，油随蒸汽带入原水。
■ 燃油锅炉使用蒸汽雾化燃油，当油压高于蒸汽压力时，重油（或原油）漏入蒸汽，经过凝气器进入凝结水除盐系统。
■ 炼油厂或化工厂生产流程中的油通过蒸汽系统漏入原水。化学除盐设备进水中含油量为0.5mg/L时，几个月内即可出现树脂被油污染的现象。
处理油污染树脂的方法：
首先，应迅速查明油的来源，排除故障，防止油的继续漏入。必要时，应清理设备内积存的油污。轻微污染的树脂不一定需要处理，可以在多次再生中逐渐恢复其交换容量。严重污染的树脂，应通过小型试验，选择适当的处理方法。
1、用NaOH溶液循环清洗
使用38-40°C的8%-9%NaOH溶液，从碱箱（约10m3）经过阴床、阳床后，再回到碱箱循环清洗（具体时间由小型试验确定），并补充NaOH溶液，保持溶液浓度，利用NaOH对矿物油的乳化作用，清除油污。
2、用溶剂清洗
可以使用石油醚或200号溶剂汽油对树脂进行清洗，清洗过程中要严密防火。
3、使用溶剂与表面活性剂联合清洗
使用树脂体积20%的200号溶剂汽油和TX-10（非离子型，全名为聚氯乙烯辛烷基苯酚）20kg，加入交换器后，保持温度45-50°C，用无油压缩空气搅拌并擦洗，30min后再加入200kgTX-10表面活性剂，继续搅拌，使油乳化。最后，从交换器顶部进水，将乳化液从底部排出，至冲洗干净为止。
六、有机物的污染及处理：
有机物对阴树脂的污染原因及处理方法都比较复杂，将另行说明。