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文檔簡介
樹脂的氧化和降解樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性可以用其耐受氧化劑作用的能力表達(dá)。陽樹脂被氧化后重要發(fā)生骨架的斷鏈,而陰樹脂則重要體現(xiàn)為季胺基團(tuán)的降解。
1、陽樹脂的氧化:
陽樹脂被氧化后重要體現(xiàn)為骨架斷鏈,生成低分子的磺酸化合物以及羧酸基團(tuán)。其反應(yīng)為:陽樹脂碰到的氧化劑重要是游離氯與水反應(yīng)生成的氧,其反應(yīng)如下:過去原水中的游離氯重要來自生活用水的消毒。近年來,由于天然水中有機(jī)物含量和細(xì)菌的增多,在混凝、澄清之前也需加氯,以到達(dá)滅菌和減少COD的作用,因此,必須注意游離氯對(duì)陽樹脂的損害。再生過程中,假如使用質(zhì)量差的工業(yè)鹽酸或副產(chǎn)品鹽酸,其中具有氧化劑也會(huì)對(duì)陽樹脂導(dǎo)致?lián)p害。一般規(guī)定進(jìn)入化學(xué)除鹽設(shè)備的原水中,游離氯的含量應(yīng)不不小于0.1mg/L。2、防止陽樹脂被氧化的措施:
(1)活性炭過濾。防止陽樹脂被氧化的常用措施是通過活性炭過濾。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(xué)反應(yīng)。當(dāng)活性炭表面吸附的氯到達(dá)一定濃度時(shí),就會(huì)發(fā)生下列反應(yīng):式中:C*——活性炭;
CO*——活性炭表面上生成的氧化物。
假如有充足的氯參與反應(yīng),CO*可以變?yōu)镃O或CO2逸出,留下的活性炭可以繼續(xù)吸附游離氯。為此,為了脫除游離氯,可以使用較高的過濾流速(約50m/h)。同步,活性炭吸著游離氯時(shí)具有很高的吸著容量(每克活性炭約可吸著6.5mg以上的Cl2)。
用活性炭清除水中的游離氯可以使用下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算:式中:CO——進(jìn)水游離氯的含量,mg/L;
C——出水游離氯的含量,mg/L;
L——活性炭層高,m;
V——過濾流速,m/h。
考慮到HOCl的反應(yīng)速度較慢,將上述公式修正為:制造活性炭的原材料一般對(duì)脫氯效率無影響。
水中有膠體或高濃度的有機(jī)物存在,將會(huì)嚴(yán)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(shí),可以用漏Cl2量≥0.1mg/L作為終點(diǎn)?;钚蕴康膲勖呛荛L的,例如:在活性炭層高0.76m,過濾速度6.1m/h的條件下,對(duì)游離氯含量2mg/L的水進(jìn)行脫氯,其使用壽命約為6年左右。
(2)選用高交聯(lián)度的陽樹脂。伴隨樹脂交聯(lián)度的增大,其抗氧化性能增強(qiáng)。
陽樹脂被氧化后,由于斷鏈?zhǔn)构羌苁杷?,體積膨脹,含水量增大。大孔型陽樹脂由于交聯(lián)度高,具有很好的抗氧化性能。不過,伴隨樹脂交聯(lián)度的增長,其互換容量減少,價(jià)格增高,因此,在實(shí)際中很少使用。3、強(qiáng)堿陰樹脂的降解:
強(qiáng)堿陰樹脂遭受氧化后,重要體現(xiàn)為季胺基團(tuán)的逐漸降解,而不會(huì)發(fā)生骨架的斷鏈。強(qiáng)堿陰樹脂的降解重要是季胺基團(tuán)按次序分解為叔、仲、伯胺,甚至非堿性物質(zhì)。在化學(xué)除鹽工藝中,其重要體現(xiàn)為中性鹽分解容量,尤其是硅互換容量的減少。強(qiáng)堿陰樹脂在運(yùn)行中碰到的氧化劑重要是水中溶解氧,再生過程中碰到的氧化劑重要是堿中所含的ClO3-和FeO42-。
季胺基團(tuán)受氧化的反應(yīng),如下式所示:強(qiáng)堿Ⅰ型陰樹脂的抗氧化性能優(yōu)于強(qiáng)堿Ⅱ型。強(qiáng)堿陰樹脂在長期使用中,其互換容量會(huì)逐漸減少。4、防止強(qiáng)堿陰樹脂降解的措施
(1)使用真空除氣器,減少陰床進(jìn)水中的含氧量。
(2)做好堿液貯存及輸送設(shè)備的防腐工作,減少再生液的含鐵量。
(3)采用隔閡法制造的純堿,減少堿液中NaClO3的含量(可減少至6-7mg/L)。
(4)控制再生液溫度:Ⅰ型陰樹脂不得高于40℃;Ⅱ型陰樹脂不得高于35℃。
(5)樹脂應(yīng)以氯型在低溫下保留。出水質(zhì)量惡化出水質(zhì)量是衡量化學(xué)除鹽設(shè)備運(yùn)行工況的重要指標(biāo)。出水質(zhì)量惡化是指運(yùn)行周期中間,除鹽水的電導(dǎo)率和SiO2含量明顯高于調(diào)試成果,不管其水質(zhì)指標(biāo)與否合格,都可以認(rèn)為是發(fā)生了出水質(zhì)量惡化現(xiàn)象。
當(dāng)除鹽水的電導(dǎo)率或SiO2含量明顯增高時(shí),為確定發(fā)生問題的原因,需要測(cè)定除鹽水的pH值。根據(jù)測(cè)定成果,判斷除鹽設(shè)備出水質(zhì)量惡化故障,查找發(fā)生問題的原因。
下列的狀況在除鹽系統(tǒng)中是比較經(jīng)典的:
1、弱酸陽床:
(1)出水堿度漏泄比規(guī)定值為高。這是由于再生不合適,再生劑應(yīng)為理論互換容量的110%,如采用串聯(lián)再生,則須檢查再生強(qiáng)酸樹脂后的酸量與否足夠再生弱酸樹脂。
(2)出水硬度高于規(guī)定值。如用硫酸再生,也許會(huì)有硫酸鈣沉淀,這時(shí)硫酸鈣漸漸水解,將產(chǎn)生鈣硬,因此,當(dāng)用硫酸再生時(shí),須采用分步再生措施,并實(shí)行先低濃度、高流速,后高濃度、低流速的措施再生。如串聯(lián)再生,則應(yīng)檢查強(qiáng)酸陽樹脂的再生廢液與否已稀釋。2、強(qiáng)酸陽床:
(1)出水鈉漏泄高于規(guī)定值。這不太發(fā)生,如有,則應(yīng)檢查再生環(huán)節(jié),有時(shí)陽床用混床再生廢液串聯(lián)再生,這時(shí)須注意混床廢液最初的15-30%須棄去,否則將有鈉離子進(jìn)入陽床,此外,混床廢液中的酸量須檢查與否足夠。
(2)出水漏硬度。假如用硫酸再生,那時(shí)由于硫酸鈣沉淀,應(yīng)檢查酸的濃度(從系統(tǒng)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(jí)再生,最初濃度應(yīng)不不小于2%,流速為12升/小時(shí)/升樹脂。3、弱堿陰床:
(1)出水礦物酸漏泄增長。這問題可分為礦物酸漏泄真實(shí)增長和礦物酸漏泄表象增長。
a.礦物酸漏泄真實(shí)增長。一般出水電導(dǎo)率應(yīng)為50μs/cm或如下,如再生局限性,電導(dǎo)率曲線將緩慢上升,那就是出水酸度將逐漸上升。
提議同步測(cè)定pH值,以校核礦物酸漏泄與否真實(shí)增長,而不是表象增長。
最終,假如弱堿樹脂是串聯(lián)再生,那么再生強(qiáng)堿樹脂后的堿液與否足夠,它應(yīng)為理論互換容量的120-130%。
b.礦物酸漏泄表象增長。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(huì)分解中性鹽如氯化鈉或硫酸鈉,因此陽床必須運(yùn)行正常,其出水鈉漏泄很小,并須維持一定的pH。如pH不小于3.5,那就是陽床未能完全清除陽離子,這些中性鹽流經(jīng)弱堿陰床將增長電導(dǎo)率。
(2)高pH、漏鈉、電導(dǎo)率增高。這是由于陰樹脂床中混入了陽樹脂,在堿再生時(shí),陽樹脂呈鈉型,在運(yùn)行中逐漸放鈉。陰床出水有鈉,是由于強(qiáng)酸陽床出水漏鈉。
(3)二氧化硅問題。如陰床串聯(lián)再生,尤為輕易產(chǎn)生此問題,強(qiáng)堿陰床再生后的堿液中具有二氧化硅,經(jīng)弱堿陰床后,又進(jìn)行了堿性中和,而使pH下降,當(dāng)?shù)竭_(dá)堿液中二氧化硅等電點(diǎn)時(shí),二氧化硅就在樹脂上沉淀下來。在后來運(yùn)行中,由于水解而使出水中二氧化硅增長。
處理這問題的措施是,再生強(qiáng)堿陰床后的堿液先排除15-30%,或?qū)A液稀釋至2%,還須保證NaOH有理論工作互換容量的130%。4、強(qiáng)堿陰床:
不管是Ⅰ型還是Ⅱ型,關(guān)鍵問題是二氧化硅漏泄,與強(qiáng)酸陽樹脂及弱堿陰樹脂不一樣,強(qiáng)堿陰樹脂的熱穩(wěn)定性較低,只有60℃及40℃,否則樹脂會(huì)發(fā)生降解。
如因熱及氧化作用,使強(qiáng)堿基團(tuán)損失,這樣就導(dǎo)致二氧化硅漏泄,因此,在運(yùn)行中須保持在溫度極限范圍內(nèi)。此外,強(qiáng)堿陰樹脂易受有機(jī)物污染,產(chǎn)生如下后果:
(1)pH減少;(2)電導(dǎo)率增高;(3)二氧化硅漏泄增長;(4)淋洗水量增長。
其中:(1)和(2)是由于在樹脂上的有機(jī)物再生后部分水解所導(dǎo)致的,(3)是由于污染物的位阻效應(yīng)使NaOH再生不完全,(4)是由于污染物的兩性作用。5、混床系統(tǒng)
(1)淋洗水量增大?;齑蚕到y(tǒng)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(qiáng)酸陽樹脂作用,將鈉鹽存在于陽樹脂上,或HCl(H2SO4)與混入陽床的強(qiáng)堿陰樹脂作用,將氯根(硫酸根)存在于陰樹脂上。
交叉污染重要是由于樹脂在分界面上的混雜。在這狀況下,鈉及氯根(硫酸根)漏泄增大,使淋洗時(shí)間增長。經(jīng)驗(yàn)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(yán)重,后者在凝結(jié)水凈化系統(tǒng)中的后果尤為突出,常用的措施是將出水進(jìn)行再循環(huán),這措施是很耗時(shí)的。
采用三層混床樹脂,可減少再生劑對(duì)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(zhì)量下降?;齑蚕到y(tǒng)規(guī)定陽、陰樹脂須充足混合。假如陽、陰樹脂混合不好,在諸多部位還是呈分層狀態(tài),出水質(zhì)量就會(huì)減少。一種重要的事項(xiàng)是,在空氣混合時(shí),樹脂床層上部的水層必須不不小于5厘米,假如樹脂床不先疏水至上述水位,那么不管空氣攪拌多么劇烈,當(dāng)攪拌停止時(shí),樹脂就按密度差異重力沉降,使陽、陰樹脂分層,而產(chǎn)生上述問題。
提議采用反常規(guī)混床樹脂,它既能使陽、陰樹脂在反洗時(shí)徹底分層,又能在再生后均勻混合,處理了混床樹脂的混合問題。有機(jī)物的污染及處理一、強(qiáng)堿陰樹脂遭受有機(jī)物污染的特性:
1、樹脂被污染后,顏色變深,從淡黃色變?yōu)樯钭厣?,直至黑色?/p>
2、樹脂的工作互換容量減少,陰床的周期制水量明顯下降。
3、有機(jī)酸漏入出水中,使出水的電導(dǎo)率增大。
4、出水的pH值減少。正常運(yùn)行狀況下,陰床出水的pH值一般在7-8范圍內(nèi)(因有NaOH漏過),樹脂遭受污染后,因有機(jī)酸的漏過,可使出水的pH值降至5.4-5.7。
5、SiO2含量增大。水中所具有機(jī)酸(富維酸和腐殖酸)的解離常數(shù)不小于H2SiO3,因此,附著在樹脂上的有機(jī)物可以克制樹脂對(duì)H2SiO3的互換或排代出已吸著的H2SiO3,導(dǎo)致陰床SiO2過早漏過。
6、清洗水用量增長。由于吸著在樹脂上的有機(jī)物具有大量的-COOH基團(tuán),樹脂再生時(shí)變?yōu)?COONa,在清洗過程中,這些Na+不停被陰床進(jìn)水中的礦物酸排代出來,增長了清洗陰床的時(shí)間和用水量。二、有機(jī)物污染對(duì)強(qiáng)堿陰樹脂的影響
1、強(qiáng)堿陰樹脂對(duì)有機(jī)物的吸著力。天然水中的有機(jī)物(以富維酸和腐殖酸為代表)通過H+互換及除碳后,因pH值的減少,有機(jī)物幾乎所有以分子狀態(tài)存在于陰床進(jìn)水中。由于腐殖酸分子量大,疏水性強(qiáng),與強(qiáng)堿陰樹脂的苯乙烯-二乙烯苯聚合的骨架具有較強(qiáng)的吸附能力-范德華力,同步,這些大分子的有機(jī)酸都具有多種羧酸基團(tuán),與OH型強(qiáng)堿陰樹脂的季胺基官能團(tuán)也具有較強(qiáng)的化學(xué)親和力,因此使有機(jī)酸被強(qiáng)堿樹脂牢固地吸著于顆粒表面。
強(qiáng)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(duì)有機(jī)酸吸附的范德華力,會(huì)使有機(jī)酸的吸著率略有減少。
如將OH型強(qiáng)堿陰樹脂改為Cl型,則因變化了有機(jī)酸與強(qiáng)堿陰樹脂的OH之間的酸堿中和反應(yīng),使化學(xué)親和力下降,樹脂對(duì)有機(jī)物的吸著率也會(huì)減少。這種基團(tuán)型態(tài)對(duì)有機(jī)物吸著的影響不小于骨架材質(zhì)的影響。
2、有機(jī)物的再生洗脫。新的凝膠型強(qiáng)堿陰樹脂的對(duì)有機(jī)物的吸著率很高(95%),洗脫率卻很低(15%)。伴隨運(yùn)行周期的增長,吸著率基本不變,洗脫率雖從15%上升到60%以上。不過,到樹脂工作互換容量開始減少時(shí),洗脫率也只有60%,這闡明有機(jī)物仍不停地在樹脂上積聚,它會(huì)深入減少樹脂的工作互換容量,并使出水質(zhì)量惡化。
3、有機(jī)物特性的影響。分子量比較大的腐殖酸,首先由于分子量大,親水性較差,另首先由于所含的-COOH較少,因此它們重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,具有的-COOH多,因此多以化學(xué)親和力與樹脂的多種互換基團(tuán)相結(jié)合,再生過程中較輕易被洗脫。
對(duì)天然水中的有機(jī)物根據(jù)其在水中的溶解度,可以分為懸浮的、膠體的和溶解的三種。對(duì)于以物理吸附作用附著于樹脂表面的懸浮有機(jī)物,可以使用加強(qiáng)過濾或?qū)ξ廴镜臉渲M(jìn)行空氣擦洗、超聲波清洗等措施清除。膠體的有機(jī)物一般是帶有負(fù)電荷的,它們的粒徑在0.2-1.0nm之間,對(duì)樹脂的污染既是物理性的,又是化學(xué)性的,可通過混凝澄清或超過濾的措施清除。溶解性的有機(jī)物是污染強(qiáng)堿陰樹脂的重要成分,它們以范德華力和化學(xué)親和力吸著于強(qiáng)堿陰樹脂,洗脫率低,最終影響樹脂的工作互換容量和出水質(zhì)量。
4、對(duì)樹脂工作互換容量的影響。由于強(qiáng)堿陰樹脂上有機(jī)物的不停積聚,首先部分互換基團(tuán)被占據(jù),再生時(shí)不能洗脫,減少了樹脂的互換容量;另首先這些有機(jī)物會(huì)在運(yùn)行中不停溶解,并因有機(jī)酸的酸性比H2SiO3強(qiáng),而抵制強(qiáng)堿陰樹脂對(duì)H2SiO3的吸取,導(dǎo)致H2SiO3過早地在出水中漏過。由于陰床的失效終點(diǎn)是用SiO2的漏過量確定的,因此H2SiO3過早的漏過必然會(huì)使樹脂的工作互換容量減少。后者只減少樹脂的工作互換容量,而全互換容量不變。
5、對(duì)出水質(zhì)量的影響。被有機(jī)物污染的強(qiáng)堿陰樹脂,由于附著有許多大分子的有機(jī)酸,它們所含的部分被水中的礦質(zhì)酸所排代,這就導(dǎo)致出水電導(dǎo)率的升高。這一作用,首先增長了清洗水的用量和清洗時(shí)間,另首先有機(jī)酸溶入出水中也會(huì)導(dǎo)致出水質(zhì)量的減少。
樹脂上附著的有機(jī)酸,也會(huì)逐漸溶于出水中,使出水的pH值減少,SiO2含量增大。三、防止強(qiáng)堿樹脂遭受有機(jī)物污染的措施
1、添加氧化劑。添加氧化劑是除去天然水中有機(jī)物的常用措施,它能起到很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,能減少天然水中80%左右的COD,不過過量的氧化劑會(huì)對(duì)凝膠型苯乙烯系強(qiáng)堿樹脂導(dǎo)致?lián)p害。在采用添加氧化劑措施清除COD時(shí),必須清除殘存的氧化劑,常用的措施為活性炭過濾。
2、混凝-澄清過濾。當(dāng)日然水中有懸浮的和膠體的有機(jī)物時(shí),使用混凝澄清和過濾的措施清除是很有效的。使用混凝澄清的措施還可清除粒徑在2-10mm的雜質(zhì),對(duì)粒徑為0.2-1mm的腐殖物,大概可以清除60-80%。
3、活性炭過濾?;钚蕴靠梢杂糜谖蕉喾N物質(zhì),包括無機(jī)、有機(jī)的膠體和溶解的高分子有機(jī)物等,同步,還可以除去水中的游離氯和氯胺等。
4、有機(jī)物清除器。包括Cl型有機(jī)物清除器和OH型有機(jī)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(qiáng)堿樹脂。
6、丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂的特點(diǎn)有:
(1)互換容量高,互換速度快;
(2)物理穩(wěn)定性好,使用壽命長;
(3)能有效地清除天然水中的有機(jī)物,并在再生過程中能很好地洗脫。
丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂除了具有強(qiáng)堿基團(tuán)外,尚具有一定量的弱堿叔胺基團(tuán),因此具有較高的互換容量,一般可達(dá)800-1100mol/m3R。當(dāng)進(jìn)水中弱酸陰離子/總陰離子的比值不小于20%時(shí),其工作互換容量有一定的下降,這是由于該樹脂具有一定的弱堿基團(tuán)的成果。當(dāng)水中的游離礦質(zhì)酸(簡稱FMA)含量超過90%時(shí),使用丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂可以相稱于弱、強(qiáng)型樹脂聯(lián)合應(yīng)用工藝的串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)或雙室浮床的效果;FMA含量為80-90%時(shí),可相稱于雙層床的效果;FMA含量在67-80%如下時(shí),可減少再生劑用量,以保持經(jīng)濟(jì)的比耗。
丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂具有彈性和多孔構(gòu)造,從Cl型變?yōu)镺H型時(shí),其體積膨脹率只在7%左右,明顯地不不小于苯乙烯系同等交聯(lián)度的強(qiáng)堿樹脂和弱堿樹脂。在工業(yè)設(shè)備中運(yùn)行兩年(共580個(gè)周期),沒有發(fā)現(xiàn)樹脂顆粒的破碎現(xiàn)象。
由于丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂的骨架與官能團(tuán)是由酰胺鍵連接的,因此減少了這種的樹脂的熱穩(wěn)定性,其使用溫度為30°C,最高不超過35°C。
丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂對(duì)有機(jī)物具有良好的吸附和解析能力,不易被有機(jī)物所污染。四、強(qiáng)堿陰樹脂的復(fù)蘇
1、復(fù)蘇液的選擇。對(duì)強(qiáng)堿樹脂吸著的,不能用正常再生措施互換出來的雜質(zhì),定期地進(jìn)行某些有針對(duì)性的處理,以提高樹脂互換性能的措施,稱為樹脂的復(fù)蘇。復(fù)蘇的措施要根據(jù)污染樹脂的雜質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行選擇,如鐵的污染可用HCl清洗,吸著的有機(jī)物可用堿性氯化鈉溶液洗去等。
不一樣成分的復(fù)蘇液,消除強(qiáng)堿樹脂上的有機(jī)物的效果有所不一樣,NaNO3、NaCl和Na2SO4的堿性混合液均有良好的洗脫效果,尤以NaNO3的堿性混合液最佳。
經(jīng)對(duì)堿性氯化鈉溶液的濃度進(jìn)行選擇性試驗(yàn),成果表明以10%NaCl+2-5%NaOH混合液的效果較佳。
2、常用的清洗措施。
(1)堿性氯化鈉混合液清洗:氯化鈉濃度為10%,氫氧化鈉濃度為2-5%,每升樹脂用量為160克NaCl及32克NaOH。陰床清洗需3個(gè)樹脂床體積,如為混床清洗,應(yīng)為陽、陰樹脂總量的3倍體積,溶液應(yīng)先預(yù)熱至35°C。
將互換床上部人孔打開,疏水至水位在樹脂表面5-10cm處,如為陰床單床,第一種床體積的堿性氯化鈉溶液流經(jīng)樹脂床的流速不超過2個(gè)床體積/小時(shí),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(jìn)入速率與前同,并保持在樹脂床內(nèi)約8小時(shí)或放置過夜,通過空氣排管在整個(gè)期間不時(shí)攪拌。
浸泡完畢后,進(jìn)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(tǒng),堿性氯化鈉溶液則進(jìn)入陽、陰樹脂層,疏水如前述,然后進(jìn)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似。
在淋洗前,人孔須裝回,使用床內(nèi)正常布水系統(tǒng)進(jìn)行淋洗。
清洗后,陰床單床系統(tǒng)的再生,至少須用96克NaOH/升樹脂的再生水平,再生后進(jìn)行淋洗,并再次再生和淋洗,共再生兩次。
混床系統(tǒng)則應(yīng)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(qiáng)調(diào),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(yán)重污染,用堿性氯化鈉溶液無法復(fù)蘇時(shí)使用。這措施雖然不常使用,不過絕對(duì)安全的。
在陰床單床或混床系統(tǒng),樹脂須先用至少一種床體積的10%鹽水,使樹脂徹底失效,混床中的陽樹脂必須所有轉(zhuǎn)為鈉型。
準(zhǔn)備3個(gè)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環(huán)節(jié)相似,除了第二床體積的浸泡貯留時(shí)間為4小時(shí),且溶液不加熱。在混床清洗時(shí),在用酸再生陽樹脂前,最終的痕量的次氯酸鈉必須淋洗潔凈。
注意:次氯酸鈉是強(qiáng)烈的漂白劑,有關(guān)注意事項(xiàng),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潔凈,否則當(dāng)廢酸液進(jìn)入時(shí)將在下水道內(nèi)產(chǎn)生氯氣。樹脂的污染及處理一、懸浮物的污堵及處理
原水中的懸浮物會(huì)堵塞樹脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運(yùn)行壓降,也會(huì)覆蓋在樹脂顆粒的表面,因而減少樹脂的工作互換容量。
為防止懸浮物的污堵,重要是加強(qiáng)對(duì)原水的預(yù)處理,以減少水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹脂層中的懸浮物,可采用增長反洗次數(shù)和時(shí)間或使用壓縮空氣擦洗等措施。
常用化學(xué)除鹽系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水懸浮物的規(guī)定一般如下:化學(xué)除鹽單元懸浮物(mg/L)強(qiáng)酸陽(順流再生)<5強(qiáng)酸陽(對(duì)流再生)<2強(qiáng)酸陽(浮床)<2強(qiáng)酸陽(順流)→強(qiáng)酸陽(浮床)<5陽雙層床、雙室床<2陽雙室浮床<2弱酸陽(順流)→強(qiáng)酸陽(順流)<5弱酸陽(順流)→強(qiáng)酸陽(浮床)<5二、鐵的污染及處理:
陽、陰樹脂都也許發(fā)生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色,嚴(yán)重時(shí)可以變?yōu)楹谏?。一般狀況下,每100g樹脂中的含鐵量超過150mg時(shí),就應(yīng)進(jìn)行處理。鐵的存在會(huì)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,它們被樹脂吸取后來,部分被氧化為Fe3+,再生時(shí)不能完全被H+互換出來,因而滯留于樹脂中導(dǎo)致鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時(shí),部分礬花帶入陽床,過濾作用使之積聚在樹脂層表面,再生時(shí),酸液溶解了礬花,使之成為Fe3+,部分被陽樹脂所吸取,導(dǎo)致鐵的污染。工業(yè)鹽酸中的大量Fe3+,也會(huì)對(duì)樹脂導(dǎo)致一定的鐵污染。用于鈉離子互換的陽樹脂更輕易受到鐵的污染。
陰樹脂中的鐵含量有時(shí)會(huì)比陽樹脂的大許多倍。陰樹脂的鐵重要來源于再生液。一般隔閡法生產(chǎn)的燒堿,其中具有0.01%-0.03%的Fe2O3,同步,還具有6-7mg/L的NaClO3。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(jìn)入陰床后,因pH值的減少,將發(fā)生分解,其反應(yīng)式如下:2FeO42-+10H+——→2Fe3++2/3O2+5H2OFe3+深入生成Fe(OH)3,附著于陰樹脂顆粒上,導(dǎo)致鐵的污染。
樹脂遭受鐵的污染后來,在一般的再生過程中不能除去,必須用鹽酸進(jìn)行清洗。
常用的清洗措施是用10%HCl溶液,在進(jìn)行此措施前,必須檢查互換器設(shè)備的耐腐蝕性能,否則須用加克制劑的鹽酸。
將相稱于樹脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹脂床頂部進(jìn)入(要考慮到樹脂床內(nèi)的殘存存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相稱于床內(nèi)殘存存水的水量,將溶液攪拌,并與樹脂接觸12小時(shí)。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質(zhì),再將樹脂床再生后即可投運(yùn)。
防止樹脂發(fā)生鐵污染的措施有:
1、減少陽床進(jìn)水的含鐵量。對(duì)含鐵量高的地下水應(yīng)先通過曝氣處理及錳砂過濾除鐵。對(duì)含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時(shí),應(yīng)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(duì)輸送高含鐵量原水的管道及貯槽應(yīng)考慮采用必要的防腐措施,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(yīng)采用襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。
4、當(dāng)樹脂的含鐵量超過150g/gR時(shí),應(yīng)進(jìn)行酸洗。三、硫酸鈣的污染及處理:
使用硫酸再生鈣型陽樹脂時(shí),假如再生液的濃度過高,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(huì)產(chǎn)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,影響離子互換反應(yīng)的進(jìn)行,運(yùn)行中還會(huì)溶于出水中,使硬度含量增長,減少陽床的互換量。
硫酸鈣在25°C時(shí)的溶度積為ppm,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,一是減少再生液硫酸的濃度,二是加緊再生液的流速。也可采用分步再生措施,使再生液濃度逐漸加大,再生流速逐漸減慢。
一旦發(fā)現(xiàn)樹脂中與硫酸鈣沉淀時(shí),目前最常用的措施是先以大量軟水進(jìn)行反洗,然后再用-10%HCl(3個(gè)床體積)以2.0L/h/L反復(fù)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。
另一措施是用EDTA鈉鹽,但價(jià)格很高,且是放熱反應(yīng),使用時(shí)須注意。四、硅的污染及處理:
硅化合物污染發(fā)生在強(qiáng)堿陰離子互換器中,尤其是在強(qiáng)、弱型陰樹脂聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)備和系統(tǒng)中,其成果往往導(dǎo)致陰離子互換器除硅效率下降。
陰床的強(qiáng)堿樹脂再生不妥、失效的樹脂未及時(shí)再生或陰樹脂再生不徹底,會(huì)發(fā)生硅酸在樹脂顆粒內(nèi)部聚合的現(xiàn)象,而難以再生,這種現(xiàn)象是硅在樹脂內(nèi)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值的減少,大量的硅酸以膠體狀態(tài)析出,嚴(yán)重時(shí)再生液可以變成膠凍狀,被覆于樹脂表面,影響樹脂的互換容量,并導(dǎo)致出水SiO2含量增高。
順流再生固定床和移動(dòng)床一般不會(huì)發(fā)生硅的污染。硅的污染重要發(fā)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(duì)流再生單床,尤其是在弱、強(qiáng)型陰離子互換樹脂聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)備和系統(tǒng)中。
清洗二氧化硅污染可用燒堿,提議用量為130-160g/L,濃度為2.0%,處理溫度為50°C-60°C。樹脂床須先浸泡,如條件不容許,可將溶液以2個(gè)床體積/小時(shí)的流速通過樹脂床,這措施的關(guān)鍵是保持較高溫度及接觸時(shí)間。
防止硅污染的重要措施有:
1、陰床失效后要及時(shí)再生,不在失效態(tài)備用。
2、再生堿液應(yīng)加熱,Ⅰ型樹脂不高于40°C,Ⅱ型樹脂不高于35°C。
3、減少再生液的濃度至2%NaOH。
4、再生液的流速不低于5m/h,但應(yīng)保持進(jìn)再生液的時(shí)間不少于30min。
5、聯(lián)合應(yīng)用系統(tǒng)中要從設(shè)計(jì)上保證弱型樹脂先失效。五、油的污染及處理:
礦物油對(duì)樹脂的污染重要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面,導(dǎo)致樹脂微孔的污堵,致使樹脂互換容量減少,周期制水量明顯減少。
礦物油的來源有:
■滲透地下的礦物油隨原水帶入互換器。
■使用蒸汽混合加熱原水時(shí),油隨蒸汽帶入原水。
■燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當(dāng)油壓高于蒸汽壓力時(shí),重油(或原油)漏入蒸汽,通過凝氣器進(jìn)入凝結(jié)水除鹽系統(tǒng)。
■煉油廠或化工廠生產(chǎn)流程中的油通過蒸汽系統(tǒng)漏入原水。化學(xué)除鹽設(shè)備進(jìn)水中含油量為0.5mg/L時(shí),幾種月內(nèi)即可出現(xiàn)樹脂被油污染的現(xiàn)象。
處理油污染樹脂的措施:
首先,應(yīng)迅速查明油的來源,排除故障,防止油的繼續(xù)漏入。必要時(shí),應(yīng)清理設(shè)備內(nèi)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(fù)其互換容量。嚴(yán)重污染的樹脂,應(yīng)通過小型試驗(yàn),選擇合適的處理措施。
1、用NaOH溶液循環(huán)清洗
使用38-40°C的8%-9%NaOH溶液,從堿箱(約10m3)通過陰床、陽床后,再回到堿箱循環(huán)清洗(詳細(xì)時(shí)間由小型試驗(yàn)確定),并補(bǔ)充NaOH溶液,保持溶液濃度,運(yùn)用NaOH對(duì)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(hào)溶劑汽油對(duì)樹脂進(jìn)行清洗,清洗過程中要嚴(yán)密防火。3、使用溶劑與表面活性劑聯(lián)合清洗
使用樹脂體積20%的200號(hào)溶劑汽油和TX-10(非離子型,全名為聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入互換器后,保持溫度45-50°C,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(xù)攪拌,使油乳化。最終,從互換器頂部進(jìn)水,將乳化液從底部排出,至沖洗潔凈為止。六、有機(jī)物的污染及處理:
有機(jī)物對(duì)陰樹脂的污染原因及處理措施都比較復(fù)雜,將另行闡明。設(shè)備出力減少除鹽設(shè)備出力的減少可以分別體現(xiàn)為周期離子互換量的減少和單位時(shí)間制水量的減少。周期制水量的增減與原水中離子含量有直接關(guān)系,當(dāng)使用原水水質(zhì)多變的地表水或多種水源時(shí),尤其應(yīng)注意原水水質(zhì)對(duì)周期制水量的影響。單位時(shí)間制水量的減少一般是離子互換設(shè)備水流阻力過大的成果,應(yīng)及時(shí)檢查互換器內(nèi)部的進(jìn)、出水的布水裝置和樹脂層與否發(fā)生偏斜或污堵,并及時(shí)予以消除。
當(dāng)除鹽設(shè)備發(fā)生故障時(shí),首先體現(xiàn)為周期互換量的減少,然后才是出水水質(zhì)的惡化。串聯(lián)式除鹽系統(tǒng)可以根據(jù)失效時(shí)除鹽水的指標(biāo),確定互換量低的互換器。失效時(shí),出水SiO2含量增長,電導(dǎo)率變化不大者為陰床失效;電導(dǎo)率增長,SiO2含量變化不大者為陽床失效。并聯(lián)式除鹽系統(tǒng)(母管式)應(yīng)根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的周期制水量與原水水質(zhì)計(jì)算設(shè)備的周期互換量,發(fā)現(xiàn)周期互換量明顯減少,可以認(rèn)為該設(shè)備發(fā)生了故障。
發(fā)現(xiàn)陽床(或陰床)出力減少時(shí),可按照下表判斷、查找除鹽設(shè)備出力減少故障也許的原因。除鹽設(shè)備出力減少故障的判斷設(shè)備故障1、石英砂墊層亂層。
互換器底部選用石英砂墊層時(shí),因反洗操作不妥或積污,會(huì)導(dǎo)致石英砂層結(jié)塊;若反洗水從局部沖出則會(huì)導(dǎo)致石英砂墊層亂層。
石英砂墊層下面的穹型多孔板的中心,應(yīng)不開孔,以防止底部進(jìn)水流速過高沖亂石英砂層。假如穹型板是所有開孔的,可以在穹型多孔板下面加裝擋板,不過,不可使用縫隙式噴水頭或多孔式花籃,由于它們的出水流速太高,距穹型板又近,仍然會(huì)使水流集中于局部小孔噴出,沖亂石英砂層。
石英砂墊層應(yīng)嚴(yán)格按照級(jí)配逐層鋪墊,每層的厚度必須均勻。在裝入樹脂前,可以進(jìn)行反洗試驗(yàn),規(guī)定在流速到達(dá)40-60m/h時(shí),石英砂墊層不亂層,不移動(dòng)。2、中間排液裝置的損壞。
逆流再生離子互換器的中排裝置損壞是常見的故障。中排裝置損壞的主線原因是,在樹脂層中有氣泡或干層的狀況下,反洗進(jìn)水流速過高,樹脂層尚未散開,樹脂的流動(dòng)性差,夾在干樹脂層中的中間排液裝置被向上托起而導(dǎo)致的。在運(yùn)行中因樹脂干層收縮,也會(huì)導(dǎo)致中排支管的向下彎曲。
在陽床的運(yùn)行中,樹脂層內(nèi)出現(xiàn)氣泡是由于陽床用進(jìn)口閥門調(diào)整流量,互換器在低壓(0.1-0.2Mpa)下運(yùn)行,經(jīng)互換反應(yīng)生成的碳酸變?yōu)橛坞x的CO2析出,積聚在樹脂層內(nèi)。防止CO2析出的措施是保持互換器在0.4-0.6Mpa壓力下運(yùn)行。此外,假如水泵軸封漏氣,也會(huì)使空氣隨水流進(jìn)入互換器,積在樹脂層中。尤其應(yīng)當(dāng)指出的是設(shè)備長期停用或因閥門漏水導(dǎo)致樹脂干層時(shí),進(jìn)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(shí)導(dǎo)致的沖擊。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,以減少樹脂層脹縮時(shí)對(duì)中排裝置的沖擊。
開始反洗時(shí),流量應(yīng)小,待樹脂層內(nèi)氣泡被排出,樹脂開始浮動(dòng)后,再加大反洗流量。
中排裝置應(yīng)用不銹鋼制成,加工制造及焊接應(yīng)牢固可靠。
體內(nèi)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(yán)重。其防止措施與逆流再生互換器相似。3、頂部裝置的損壞。
一般下向流運(yùn)行的互換器(如順流再生設(shè)備、逆流再生設(shè)備等),其頂部裝置比較簡樸,很少損壞。上向流運(yùn)行的互換器(如浮床、雙室浮床等),運(yùn)行時(shí)輕易導(dǎo)致?lián)p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,通過數(shù)年的研究和試驗(yàn),證明使用孔板水帽式和弧形支管式效果很好。
互換器頂部裝置損壞的重要原因是樹脂層頂部干層,底部進(jìn)水流速高時(shí),樹脂層象活塞同樣壓向頂部裝置導(dǎo)致?lián)p壞。防止損壞的措施是先用小流量水流充斥樹脂層,再加大水的流量。
此外一種損壞互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(shí),未考慮足夠的可逆轉(zhuǎn)型和不可逆膨脹的空間,樹脂膨脹時(shí)會(huì)損壞互換器的頂部裝置。4、防腐涂層脫落問題。
目前,離子互換器內(nèi)的防腐涂層,普遍采用橡膠襯里,其耐蝕性能良好。在正常的使用條件下,壽命
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