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文檔簡介
1、樹脂的氧化和降解樹脂的化學穩定性可以用其耐受氧化劑作用的能力表示。陽樹脂被氧化后主要發生骨架的斷鏈,而陰樹脂則主要表現為季胺基團的降解。 1、陽樹脂的氧化:陽樹脂被氧化后主要表現為骨架斷鏈,生成低分子的磺酸化合物以及竣酸基團。其反 應為:YHCHl-CH CHlRSOJ4、SO/1Q n YHYHlC-CHl人-*+( oxSOjH、SOiH陽樹脂遇到的氧化劑主要是游離氯與水反應生成的氧,其反應如下:Ch+H20HOC1+HC1HOC1>HC1+(0)過去原水中的游離氯主要來自生活用水的消毒。近年來,由于天然水中有機物含量和細菌的增多,在混凝、澄清之前也需加氯,以達到滅菌和降低COD的作
2、用,因此,必須注意游離氯對陽樹脂的損害。再生過程中,如果使用質量差的工業鹽酸或副產品鹽酸,其中含有氧化劑也會對陽樹脂造成損害。一般要求進入化學除鹽設備的原水中,游離氯的含量應小于0.1mg/L。2、防止陽樹脂被氧化的方法:(1)活性炭過濾。防止陽樹脂被氧化的常用方法是通過活性炭過濾。活性炭脫除游離氯的原理,不單純是吸附作用,而是一種表面上的化學反應。當活性炭表面吸附的氯達到一定濃度時,就會發生下列反應:Ch+H2OHOC1+HC1C*+H0C1CO*+HC1式中:C*活性炭;CO*活性炭表面上生成的氧化物。如果有充分的氯參加反應,CO*可以變為CO或CO2逸出,留下的活性炭可以繼續吸附游離氯。
3、為此,為了脫除游離氯,可以使用較高的過濾流速(約50m/h)。同時,活性炭吸著游離氯時具有很高的吸著容量(每克活性炭約可吸著6.5mg以上的C12)。用活性炭去除水中的游離氯可以使用下列經驗公式進行計算:CO1g=及CV式中:CO進水游離氯的含量,mg/L;C出水游離氯的含量,mg/L;L活性炭層Wj,m;V過濾流速,m/h。考慮到HOCl的反應速度較慢,將上述公式修正為:8L1g=氏CV制造活性炭的原材料一般對脫氯效率無影響。水中有膠體或高濃度的有機物存在,將會嚴重縮短活性炭作為脫氯劑的壽命。活性炭過濾器僅用于脫除游離氯時,可以用漏C12量0.1mg/L作為終點。活性炭的壽命是很長的,例如:
4、在活性炭層高0.76m,過濾速度6.1m/h的條件下,對游離氯含量2mg/L的水進行脫氯,其使用壽命約為6年左右。(2)選用高交聯度的陽樹脂。隨著樹脂交聯度的增大,其抗氧化性能增強。陽樹脂被氧化后,由于斷鏈使骨架疏松,體積膨脹,含水量增大。大孔型陽樹脂因為交聯度高,具有較好的抗氧化性能。但是,隨著樹脂交聯度的增加,其交換容量降低,價格增高,因此,在實際中很少使用。3、強堿陰樹脂的降解:強堿陰樹脂遭受氧化后,主要表現為季胺基團的逐漸降解,而不會發生骨架的斷鏈。強堿陰樹脂的降解主要是季胺基團按順序分解為叔、仲、伯胺,甚至非堿性物質。在化學除鹽工藝中,其主要表現為中性鹽分解容量,特別是硅交換容量的降
5、低。強堿陰樹脂在運行中遇到的氧化劑主要是水中溶解氧,再生過程中遇到的氧化劑主要是堿中所含的C1O3-和FeO42-。季胺基團受氧化的反應,如下式所示:yCH!R-NCH1NNCH|HIf城性物廉強堿i型陰樹脂的抗氧化性能優于強堿n型。強堿陰樹脂在長期使用中,其交換容量會逐漸降低。4、防止強堿陰樹脂降解的方法(1)使用真空除氣器,減少陰床進水中的含氧量。(2)做好堿液貯存及輸送設備的防腐工作,降低再生液的含鐵量。(3)采用隔膜法制造的純堿,降低堿液中NaClO3的含量(可降低至6-7mg/L)。(4)控制再生液溫度:I型陰樹脂不得高于40C;n型陰樹脂不得高于35Co(5)樹脂應以氯型在低溫下保
6、存。出水質量惡化出水質量是衡量化學除鹽設備運行工況的主要指標。出水質量惡化是指運行周期中間,除鹽水的電導率和SiO2含量明顯高于調試結果,不論其水質指標是否合格,都可以認為是發生了出水質量惡化現象。當除鹽水的電導率或SiO2含量明顯增高時,為確定發生問題的原因,需要測定除鹽水的pH值。根據測定結果,判斷除鹽設備出水質量惡化故障,查找發生問題的原因。下列的情況在除鹽系統中是比較典型的:1、弱酸陽床:(1)出水堿度漏泄比規定值為高。這是由于再生不合適,再生劑應為理論交換容量的110%,如采用串聯再生,則須檢查再生強酸樹脂后的酸量是否足夠再生弱酸樹脂。(2)出水硬度高于規定值。如用硫酸再生,可能會有
7、硫酸鈣沉淀,這時硫酸鈣漸漸水解,將產生鈣硬,因此,當用硫酸再生時,須采用分步再生方法,并實行先低濃度、高流速,后高濃度、低流速的方法再生。如串聯再生,則應檢查強酸陽樹脂的再生廢液是否已稀釋。2、強酸陽床:(1)出水鈉漏泄高于規定值。這不太發生,如有,則應檢查再生步驟,有時陽床用混床再生廢液串聯再生,這時須注意混床廢液最初的15-30%須棄去,否則將有鈉離子進入陽床,此外,混床廢液中的酸量須檢查是否足夠。(2)出水漏硬度。如果用硫酸再生,那時由于硫酸鈣沉淀,應檢查酸的濃度(從系統中取樣分析)及再生流速,如水中鈣離子量超過總離子的50%,須采用分級再生,最初濃度應不大于2%,流速為12升/小時/升
8、樹脂。3、弱堿陰床:(1)出水礦物酸漏泄增加。這問題可分為礦物酸漏泄真實增加和礦物酸漏泄表象增加。a.礦物酸漏泄真實增加。一般出水電導率應為50s/cm或以下,如再生不足,電導率曲線將緩慢上升,那就是出水酸度將逐步上升。建議同時測定pH值,以校核礦物酸漏泄是否真實增加,而不是表象增加。最后,如果弱堿樹脂是串聯再生,那么再生強堿樹脂后的堿液是否足夠,它應為理論交換容量的120-130%。b.礦物酸漏泄表象增加。弱堿樹脂是作為礦物酸的中和劑,真正的弱堿樹脂(有90%以上的弱堿基)不會分解中性鹽如氯化鈉或硫酸鈉,因此陽床必須運行正常,其出水鈉漏泄很小,并須維持一定的pH。如pH大于3.5,那就是陽床
9、未能完全去除陽離子,這些中性鹽流經弱堿陰床將增加電導率。(2)高pH、漏鈉、電導率增高。這是由于陰樹脂床中混入了陽樹脂,在堿再生時,陽樹脂呈鈉型,在運行中逐漸放鈉。陰床出水有鈉,是由于強酸陽床出水漏鈉。(3)二氧化硅問題。如陰床串聯再生,尤為容易產生此問題,強堿陰床再生后的堿液中含有二氧化硅,經弱堿陰床后,又進行了堿性中和,而使pH下降,當達到堿液中二氧化硅等電點時,二氧化硅就在樹脂上沉淀下來。在以后運行中,由于水解而使出水中二氧化硅增加。解決這問題的方法是,再生強堿陰床后的堿液先排除15-30%,或將堿液稀釋至2%,還須保證NaOH有理論工作交換容量的130%。4、強堿陰床:不論是I型還是n
10、型,關鍵問題是二氧化硅漏泄,與強酸陽樹脂及弱堿陰樹脂不同,強堿陰樹脂的熱穩定性較低,只有60及40,否則樹脂會發生降解。如因熱及氧化作用,使強堿基團損失,這樣就造成二氧化硅漏泄,因此,在運行中須保持在溫度極限范圍內。此外,強堿陰樹脂易受有機物污染,產生如下后果:(1)pH降低;(2)電導率增高;(3)二氧化硅漏泄增加;(4)淋洗水量增加。其中:(1)和(2)是由于在樹脂上的有機物再生后部分水解所造成的,(3)是由于污染物的位阻效應使NaOH再生不完全,(4)是由于污染物的兩性作用。5、混床系統(1)淋洗水量增大。混床系統淋洗水量增大是由于樹脂的交叉污染,如NaOH與混入陰床的強酸陽樹脂作用,將
11、鈉鹽存在于陽樹脂上,或HCl(H2SO4)與混入陽床的強堿陰樹脂作用,將氯根(硫酸根)存在于陰樹脂上。交叉污染主要是由于樹脂在分界面上的混雜。在這情況下,鈉及氯根(硫酸根)漏泄增大,使淋洗時間增加。經驗顯示,雖然沖洗鈉漏泄很麻煩,但其影響不及硫酸根離子漏泄嚴重,后者在凝結水凈化系統中的后果尤為突出,常用的方法是將出水進行再循環,這方法是很耗時的。采用三層混床樹脂,可減少再生劑對陽、陰樹脂的交叉污染,使混床淋洗水量過大的弊病得到改善。(2)出水質量下降。混床系統要求陽、陰樹脂須充分混合。如果陽、陰樹脂混合不好,在很多部位還是呈分層狀態,出水質量就會降低。一個重要的事項是,在空氣混合時,樹脂床層上
12、部的水層必須小于5厘米,如果樹脂床不先疏水至上述水位,那么不管空氣攪拌多么激烈,當攪拌停止時,樹脂就按密度差別重力沉降,使陽、陰樹脂分層,而產生上述問題。建議采用反常規混床樹脂,它既能使陽、陰樹脂在反洗時徹底分層,又能在再生后均勻混合,解決了混床樹脂的混合問題。有機物的污染及處理一、強堿陰樹脂遭受有機物污染的特征:1、樹脂被污染后,顏色變深,從淡黃色變為深棕色,直至黑色。2、樹脂的工作交換容量降低,陰床的周期制水量明顯下降。3、有機酸漏入出水中,使出水的電導率增大。4、出水的pH值降低。正常運行情況下,陰床出水的pH值一般在7-8范圍內(因有NaOH漏過),樹脂遭受污染后,因有機酸的漏過,可使
13、出水的pH值降至5.4-5.7。5、SiO2含量增大。水中所含有機酸(富維酸和腐殖酸)的解離常數大于H2SiO3,因此,附著在樹脂上的有機物可以抑制樹脂對H2SiO3的交換或排代出已吸著的H2SiO3,造成陰床SiO2過早漏過。6、清洗水用量增加。因為吸著在樹脂上的有機物含有大量的-COOH基團,樹脂再生時變為-COONa,在清洗過程中,這些Na+不斷被陰床進水中的礦物酸排代出來,增加了清洗陰床的時間和用水量。二、有機物污染對強堿陰樹脂的影響1、強堿陰樹脂對有機物的吸著力。天然水中的有機物(以富維酸和腐殖酸為代表)經過H+交換及除碳后,因pH值的降低,有機物幾乎全部以分子狀態存在于陰床進水中。
14、因為腐殖酸分子量大,疏水性強,與強堿陰樹脂的苯乙烯-二乙烯苯聚合的骨架具有較強的吸附能力-范德華力,同時,這些大分子的有機酸都含有多個羧酸基團,與OH型強堿陰樹脂的季胺基官能團也具有較強的化學親和力,因此使有機酸被強堿樹脂牢固地吸著于顆粒表面。強堿陰樹脂的骨架改為親水性的丙烯酸與二乙烯苯的聚合物,減少了骨架對有機酸吸附的范德華力,會使有機酸的吸著率略有降低。如將OH型強堿陰樹脂改為Cl型,則因改變了有機酸與強堿陰樹脂的OH之間的酸堿中和反應,使化學親和力下降,樹脂對有機物的吸著率也會降低。這種基團型態對有機物吸著的影響大于骨架材質的影響。2、有機物的再生洗脫。新的凝膠型強堿陰樹脂的對有機物的吸
15、著率很高(95%),洗脫率卻很低(15%)。隨著運行周期的增加,吸著率基本不變,洗脫率雖從15%上升到60%以上。但是,到樹脂工作交換容量開始降低時,洗脫率也只有60%,這說明有機物仍不斷地在樹脂上積聚,它會進一步降低樹脂的工作交換容量,并使出水質量惡化。3、有機物特性的影響。分子量比較大的腐殖酸,一方面由于分子量大,親水性較差,另一方面因為所含的-COOH較少,所以它們主要是以范德華力吸附于樹脂的骨架上,難于洗脫。富維酸則因分子量小,含有的-COOH多,所以多以化學親和力與樹脂的多個交換基團相結合,再生過程中較容易被洗脫。對天然水中的有機物根據其在水中的溶解度,可以分為懸浮的、膠體的和溶解的
16、三種。對于以物理吸附作用附著于樹脂表面的懸浮有機物,可以使用加強過濾或對污染的樹脂進行空氣擦洗、超聲波清洗等方法去除。膠體的有機物一般是帶有負電荷的,它們的粒徑在0.2-1.0nm之間,對樹脂的污染既是物理性的,又是化學性的,可通過混凝澄清或超過濾的方法去除。溶解性的有機物是污染強堿陰樹脂的主要成分,它們以范德華力和化學親和力吸著于強堿陰樹脂,洗脫率低,最終影響樹脂的工作交換容量和出水質量。4、對樹脂工作交換容量的影響。由于強堿陰樹脂上有機物的不斷積聚,一方面部分交換基團被占據,再生時不能洗脫,減少了樹脂的交換容量;另一方面這些有機物會在運行中不斷溶解,并因有機酸的酸性比H2SiO3強,而抵制
17、強堿陰樹脂對H2SiO3的吸收,造成H2SiO3過早地在出水中漏過。因為陰床的失效終點是用SiO2的漏過量確定的,所以H2SiO3過早的漏過必然會使樹脂的工作交換容量降低。后者只降低樹脂的工作交換容量,而全交換容量不變。5、對出水質量的影響。被有機物污染的強堿陰樹脂,因為附著有許多大分子的有機酸,它們所含的部分被水中的礦質酸所排代,這就造成出水電導率的升高。這一作用,一方面增加了清洗水的用量和清洗時間,另一方面有機酸溶入出水中也會造成出水質量的降低。樹脂上附著的有機酸,也會逐漸溶于出水中,使出水的pH值降低,SiO2含量增大。三、防止強堿樹脂遭受有機物污染的方法1、添加氧化劑。添加氧化劑是除去
18、天然水中有機物的常用方法,它能起到較好的殺菌和滅藻的作用。常用的氧化劑有氯氣和臭氧。游離氯在水中分解為次氯酸,能降低天然水中80%左右的COD,但是過量的氧化劑會對凝膠型苯乙烯系強堿樹脂造成損害。在采用添加氧化劑方法去除COD時,必須去除殘余的氧化劑,常用的方法為活性炭過濾。2、混凝-澄清過濾。當天然水中有懸浮的和膠體的有機物時,使用混凝澄清和過濾的方法去除是很有效的。使用混凝澄清的方法還可去除粒徑在2-10mm的雜質,對粒徑為0.2-1mm的腐殖物,大約可以去除60-80%。3、活性炭過濾。活性炭可以用于吸附多種物質,包括無機、有機的膠體和溶解的高分子有機物等,同時,還可以除去水中的游離氯和
19、氯胺等。4、有機物清除器。包括Cl型有機物清除器和OH型有機物清除器。5、選擇抗污染的樹脂。包括選用大孔型樹脂、均孔樹脂、大孔型弱堿陰樹脂以及丙烯酸系強堿樹脂。6、丙烯酸系強堿樹脂的特點有:(1)交換容量高,交換速度快;(2)物理穩定性好,使用壽命長;(3)能有效地去除天然水中的有機物,并在再生過程中能很好地洗脫。丙烯酸系強堿樹脂除了含有強堿基團外,尚含有一定量的弱堿叔胺基團,所以具有較高的交換容量,一般可達800-1100mol/m3R。當進水中弱酸陰離子/總陰離子的比值大于20%時,其工作交換容量有一定的下降,這是由于該樹脂含有一定的弱堿基團的結果。當水中的游離礦質酸(簡稱FMA)含量超過
20、90%時,使用丙烯酸系強堿樹脂可以相當于弱、強型樹脂聯合應用工藝的串聯系統或雙室浮床的效果;FMA含量為80-90%時,可相當于雙層床的效果;FMA含量在67-80%以下時,可降低再生劑用量,以保持經濟的比耗。丙烯酸系強堿樹脂具有彈性和多孔結構,從Cl型變為OH型時,其體積膨脹率只在7%左右,明顯地小于苯乙烯系同等交聯度的強堿樹脂和弱堿樹脂。在工業設備中運行兩年(共580個周期),沒有發現樹脂顆粒的破碎現象。由于丙烯酸系強堿樹脂的骨架與官能團是由酰胺鍵連接的,因此降低了這種的樹脂的熱穩定性,其使用溫度為30,最高不超過35o丙烯酸系強堿樹脂對有機物具有良好的吸附和解析能力,不易被有機物所污染。
21、四、強堿陰樹脂的復蘇1、復蘇液的選擇。對強堿樹脂吸著的,不能用正常再生方法交換出來的雜質,定期地進行一些有針對性的處理,以提高樹脂交換性能的方法,稱為樹脂的復蘇。復蘇的方法要根據污染樹脂的雜質性質進行選擇,如鐵的污染可用HCl清洗,吸著的有機物可用堿性氯化鈉溶液洗去等。不同成分的復蘇液,消除強堿樹脂上的有機物的效果有所不同,NaNO3、NaCl和Na2SO4的堿性混合液都有良好的洗脫效果,尤以NaNO3的堿性混合液最佳。經對堿性氯化鈉溶液的濃度進行選擇性試驗,結果表明以10%NaCl2-5%NaOH混合液的效果較佳。2、常用的清洗方法。(1)堿性氯化鈉混合液清洗:氯化鈉濃度為10%,氫氧化鈉濃
22、度為2-5%,每升樹脂用量為160克NaCl及32克NaOH。陰床清洗需3個樹脂床體積,如為混床清洗,應為陽、陰樹脂總量的3倍體積,溶液應先預熱至35°C。將交換床上部人孔打開,疏水至水位在樹脂表面5-10cm處,如為陰床單床,第一個床體積的堿性氯化鈉溶液流經樹脂床的流速不超過2個床體積/小時,疏水速率使液位維持在樹脂表面上5-10cm處。第2床體積溶液的進入速率與前同,并保持在樹脂床內約8小時或放置過夜,通過空氣排管在整個期間不時攪拌。浸泡完畢后,進入第3床體積堿性氯化鈉溶液,流速如前。裝回人孔,以陽床出水或生水沖洗。如為混床系統,堿性氯化鈉溶液則進入陽、陰樹脂層,疏水如前述,然后
23、進入第一床體積的堿性氯化鈉溶液,淋洗過程也與陰床單床相同。在淋洗前,人孔須裝回,使用床內正常布水系統進行淋洗。清洗后,陰床單床系統的再生,至少須用96克NaOH/升樹脂的再生水平,再生后進行淋洗,并再次再生和淋洗,共再生兩次。混床系統則應先反洗將陽、陰樹脂分層,將陽樹脂及陰樹脂都分別再生兩次。陰樹脂的再生水平如前,而陽樹脂則至少用100克HCl/升樹脂的再生水平。這里必須再次強調,樹脂要再生兩次,且兩次再生間要淋洗。(2)次氯酸鈉清洗:這是在樹脂受到嚴重污染,用堿性氯化鈉溶液無法復蘇時使用。這方法雖然不常使用,但是絕對安全的。在陰床單床或混床系統,樹脂須先用至少一個床體積的10%鹽水,使樹脂徹
24、底失效,混床中的陽樹脂必須全部轉為鈉型。準備3個床體積的次氯酸鈉溶液,溶液中有效氯的含量為1%。次氯酸鈉清洗與堿性氯化鈉清洗步驟相似,除了第二床體積的浸泡貯留時間為4小時,且溶液不加熱。在混床清洗時,在用酸再生陽樹脂前,最后的痕量的次氯酸鈉必須淋洗干凈。注意:次氯酸鈉是強烈的漂白劑,有關注意事項,操作人員必須知曉和遵守,使用次氯酸鈉清洗后,疏出的廢液必須沖洗干凈,否則當廢酸液進入時將在下水道內產生氯氣。樹脂的污染及處理、懸浮物的污堵及處理原水中的懸浮物會堵塞樹脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運行壓降,也會覆蓋在樹脂顆粒的表面,因而降低樹脂的工作交換容量。為防止懸浮物的污堵,主要是加強對原
25、水的預處理,以降低水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數和時間或使用壓縮空氣擦洗等方法。常用化學除鹽系統對進水懸浮物的要求一般如下:化學除鹽單元懸浮物(mg/L)強酸陽(順流再生)<5強酸陽(對流冉生)<2強酸陽(浮床)<2強酸陽(順流)一強酸陽(浮床)<5陽雙層床、雙室床<2陽雙室浮床<2弱酸陽(順流)一強酸陽(順流)<5弱酸陽(順流)一強酸陽(浮床)<5二、鐵的污染及處理:陽、陰樹脂都可能發生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色,嚴重時可以變為黑色。一般情況下,每100g樹脂中的含鐵量超過150mg時,就應進行處理。
26、鐵的存在會加速陰樹脂的降解。陽樹脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被樹脂吸收以后,部分被氧化為Fe3+,再生時不能完全被H+交換出來,因而滯留于樹脂中造成鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時,部分磯花帶入陽床,過濾作用使之積聚在樹脂層表面,再生時,酸液溶解了磯花,使之成為Fe3+,部分被陽樹脂所吸收,造成鐵的污染。工業鹽酸中的大量Fe3+,也會對樹脂造成一定的鐵污染。用于鈉離子交換的陽樹脂更容易受到鐵的污染。陰樹脂中的鐵含量有時會比陽樹脂的大許多倍。陰樹脂的鐵主要來源于再生液。一般隔膜法生產的燒堿,其中含有0.01%-0.03%的Fe2O3,同時,還含有6-7mg/L的NaClO
27、3。這樣的燒堿在貯存和輸送過程中與鐵容器、管道(無防腐層)接觸,將生成高鐵酸鹽(FeO4)。高鐵酸鹽隨堿液進入陰床后,因pH值的降低,將發生分解,其反應式如下:2FeO42-+10H+>2Fe3+2/3O2+5H2OFe3+進一步生成Fe(OH)3,附著于陰樹脂顆粒上,造成鐵的污染。樹脂遭受鐵的污染以后,在一般的再生過程中不能除去,必須用鹽酸進行清洗。常用的清洗方法是用10%HCl溶液,在進行此方法前,必須檢查交換器設備的耐腐蝕性能,否則須用加抑制劑的鹽酸。將相當于樹脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹脂床頂部進入(要考慮到樹脂床內的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相
28、當于床內殘余存水的水量,將溶液攪拌,并與樹脂接觸12小時。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質,再將樹脂床再生后即可投運。防止樹脂發生鐵污染的措施有:1、減少陽床進水的含鐵量。對含鐵量高的地下水應先經過曝氣處理及鎰砂過濾除鐵。對含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時,應添加堿性藥劑,如Ca(OH)2或NaOH,提高水的pH值,防止鐵離子帶入陽床。2、對輸送高含鐵量原水的管道及貯槽應考慮采取必要的防腐措施,以減少原水的鐵含量。3、陰床再生用燒堿的貯槽及輸送管道應采取襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。4、當樹脂的含鐵量超過150g/gR時,應進行酸洗。三、硫酸鈣的污染及處理:使用
29、硫酸再生鈣型陽樹脂時,如果再生液的濃度過高,或流速過慢,在靠近樹脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度超過CaSO4的溶度積就會產生CaSO4沉淀,并附在樹脂顆粒上,不僅再生后清洗困難,洗出液中總有硬度,影響離子交換反應的進行,運行中還會溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽床的交換量。硫酸鈣在25°C時的溶度積為2000ppm,隨溫度增高溶解度減小,因此很難除去。防止硫酸鈣沉淀的措施,一是降低再生液硫酸的濃度,二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法,使再生液濃度逐步加大,再生流速逐步減慢。一旦發現樹脂中與硫酸鈣沉淀時,目前最常用的方法是先以大量軟水進行反洗,然后再用-1
30、0%HCl(3個床體積)以2.0L/h/L反復清洗,但須注意HCl及硫酸鈣的溶解速度很慢,因此須多次清洗。另一方法是用EDTA鈉鹽,但價格很高,且是放熱反應,使用時須注意。四、硅的污染及處理:硅化合物污染發生在強堿陰離子交換器中,尤其是在強、弱型陰樹脂聯合應用的設備和系統中,其結果往往導致陰離子交換器除硅效率下降。陰床的強堿樹脂再生不當、失效的樹脂未及時再生或陰樹脂再生不徹底,會發生硅酸在樹脂顆粒內部聚合的現象,而難以再生,這種現象是硅在樹脂內的積聚,不屬于硅的污染。硅的污染是指再生過程中,已從樹脂上再生出來的硅酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以膠體狀態析出,嚴重時再生液可以變成膠凍狀
31、,被覆于樹脂表面,影響樹脂的交換容量,并造成出水SiO2含量增高。順流再生固定床和移動床一般不會發生硅的污染。硅的污染主要發生于原水中硅的含量與總陰離子含量(不包括堿度)比值高的對流再生單床,尤其是在弱、強型陰離子交換樹脂聯合應用的設備和系統中。清洗二氧化硅污染可用燒堿,建議用量為130-160g/L,濃度為2.0%,處理溫度為50C-60o樹脂床須先浸泡,如條件不允許,可將溶液以2個床體積/小時的流速通過樹脂床,這方法的關鍵是保持較高溫度及接觸時間。防止硅污染的主要措施有:1、陰床失效后要及時再生,不在失效態備用。2、再生堿液應加熱,I型樹脂不高于40,n型樹脂不高于35o3、降低再生液的濃
32、度至2%NaOH。4、再生液的流速不低于5m/h,但應保持進再生液的時間不少于30min。5、聯合應用系統中要從設計上保證弱型樹脂先失效。五、油的污染及處理:礦物油對樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面,造成樹脂微孔的污堵,致使樹脂交換容量降低,周期制水量明顯減少。礦物油的來源有: 滲入地下的礦物油隨原水帶入交換器。 使用蒸汽混合加熱原水時,油隨蒸汽帶入原水。 燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當油壓高于蒸汽壓力時,重油(或原油)漏入蒸汽,經過凝氣器進入凝結水除鹽系統。 煉油廠或化工廠生產流程中的油通過蒸汽系統漏入原水。化學除鹽設備進水中含油量為0.5mg/L時,幾個月內即可出現樹脂被油
33、污染的現象。處理油污染樹脂的方法:首先,應迅速查明油的來源,排除故障,防止油的繼續漏入。必要時,應清理設備內積存的油污。輕微污染的樹脂不一定需要處理,可以在多次再生中逐漸恢復其交換容量。嚴重污染的樹脂,應通過小型試驗,選擇適當的處理方法。1、用NaOH溶液循環清洗使用38-40°C的8%-9%NaOH溶液,從堿箱(約10m3)經過陰床、陽床后,再回到堿箱循環清洗(具體時間由小型試驗確定),并補充NaOH溶液,保持溶液濃度,利用NaOH對礦物油的乳化作用,清除油污。2、用溶劑清洗可以使用石油醚或200號溶劑汽油對樹脂進行清洗,清洗過程中要嚴密防火。3、使用溶劑與表面活性劑聯合清洗使用樹
34、脂體積20%的200號溶劑汽油和TX-10(非離子型,全名為聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交換器后,保持溫度45-50C,用無油壓縮空氣攪拌并擦洗,30min后再加入200kgTX-10表面活性劑,繼續攪拌,使油乳化。最后,從交換器頂部進水,將乳化液從底部排出,至沖洗干凈為止。六、有機物的污染及處理:有機物對陰樹脂的污染原因及處理方法都比較復雜,將另行說明。設備出力降低除鹽設備出力的降低可以分別表現為周期離子交換量的降低和單位時間制水量的降低。周期制水量的增減與原水中離子含量有直接關系,當使用原水水質多變的地表水或多個水源時,尤其應注意原水水質對周期制水量的影響。單位時間制水量的降低一般是
35、離子交換設備水流阻力過大的結果,應及時檢查交換器內部的進、出水的布水裝置和樹脂層是否發生偏斜或污堵,并及時予以消除。當除鹽設備發生故障時,首先表現為周期交換量的降低,然后才是出水水質的惡化。串聯式除鹽系統可以根據失效時除鹽水的指標,確定交換量低的交換器。失效時,出水SiO2含量增加,電導率變化不大者為陰床失效;電導率增加,SiO2含量變化不大者為陽床失效。并聯式除鹽系統(母管式)應根據每臺設備的周期制水量與原水水質計算設備的周期交換量,發現周期交換量明顯降低,可以認為該設備發生了故障。發現陽床(或陰床)出力降低時,可按照下表判斷、查找除鹽設備出力降低故障可能的原因。除鹽設備出力降低故障的判斷陽
36、床周期交換量降低(提高再生劑用童)陰床周期交換嚎降低(提高再生劑用量)恢復正常樹脂、流失阻床設備故障樹脂性能劣化需要調整再生工況再生劑質量差再生系統故障 再生操作不當 除暖器效率降低 樹脂流失樹脂遭受有機械和鐵的污染 陰床設備故障需要調整再生工況再生劑質啜差再生系統故障再生液加溫不福再生操作不當I-無明顯效果恢復正常L無明顯效某設備故障1、石央砂墊層亂層。交換器底部選用石英砂墊層時,因反洗操作不當或積污,會造成石英砂層結塊;若反洗水從局部沖出則會造成石英砂墊層亂層。石英砂墊層下面的穹型多孔板的中心,應不開孔,以避免底部進水流速過高沖亂石英砂層。如果穹型板是全部開孔的,可以在穹型多孔板下面加裝擋
37、板,但是,不可使用縫隙式噴水頭或多孔式花籃,因為它們的出水流速太高,距穹型板又近,仍然會使水流集中于局部小孔噴出,沖亂石英砂層。石英砂墊層應嚴格按照級配逐層鋪墊,每層的厚度必須均勻。在裝入樹脂前,可以進行反洗試驗,要求在流速達到40-60m/h時,石英砂墊層不亂層,不移動。2、中間排液裝置的損壞。逆流再生離子交換器的中排裝置損壞是常見的故障。中排裝置損壞的根本原因是,在樹脂層中有氣泡或干層的情況下,反洗進水流速過高,樹脂層尚未散開,樹脂的流動性差,夾在干樹脂層中的中間排液裝置被向上托起而造成的。在運行中因樹脂干層收縮,也會造成中排支管的向下彎曲。在陽床的運行中,樹脂層內出現氣泡是因為陽床用進口
38、閥門調節流量,交換器在低壓(0.1-0.2Mpa)下運行,經交換反應生成的碳酸變為游離的CO2析出,積聚在樹脂層內。防止CO2析出的方法是保持交換器在0.4-0.6Mpa壓力下運行。此外,如果水泵軸封漏氣,也會使空氣隨水流進入交換器,積在樹脂層中。特別應該指出的是設備長期停用或因閥門漏水造成樹脂干層時,進水速度一定要緩慢(2-3m/h),使樹脂層中的氣泡能慢慢逸出,不得將干樹脂層托起。中間排液裝置必須牢固地固定在專用的支架上,為防止中排裝置的損壞,國外曾將支管從圓形改為橢圓形(或燈泡形狀),以減緩反洗時造成的沖擊。也可將母管露置在樹脂層上部50mm處,其支管或水帽插入樹脂層中需要的高度,以減少
39、樹脂層脹縮時對中排裝置的沖擊。開始反洗時,流量應小,待樹脂層內氣泡被排出,樹脂開始浮動后,再加大反洗流量。中排裝置應用不銹鋼制成,加工制造及焊接應牢固可靠。體內再生的混床,其中排裝置的損壞也是常見的,高流速的混床更為嚴重。其防止措施與逆流再生交換器相同。3、頂部裝置的損壞。一般下向流運行的交換器(如順流再生設備、逆流再生設備等),其頂部裝置比較簡單,很少損壞。上向流運行的交換器(如浮床、雙室浮床等),運行時容易造成損壞。浮床的頂部裝置過去曾使用過母支管式、法蘭夾多孔板式、弧形支管式以及體外母管外插式等,經過多年的研究和試驗,證明使用孔板水帽式和弧形支管式效果較好。交換器頂部裝置損壞的主要原因是樹脂層頂部干層,底部進水流速高時,樹脂層象活塞一樣壓向頂部裝置造成損壞。防止損壞的方法是先用小流量水流充滿樹脂層,再加大水的流量。另外一種損壞交換器頂部裝置的原因是,采用弱型樹脂的浮床,在裝填新樹脂時,未考慮足夠的可逆轉型和不可逆膨脹的空間,樹脂膨脹時會損壞交換器的頂部裝置。4、防腐涂層脫落問題。目前,離子交換器內的防腐涂層,普遍采用橡膠襯里,其耐蝕性
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