陰離子交換樹脂復(fù)蘇工藝的改進(jìn)

陳長青，李向輝

（1.華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱 150024；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司檢修公司，長春 130022）

離子交換樹脂在電力、化工、冶金等行業(yè)的水處理生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的陰離子交換樹脂復(fù)蘇工藝對提高樹脂的工作交換容量（以下簡稱工交）、降低制水消耗以及提高出水品質(zhì)有一定的作用，但由于其效果有限，舊樹脂的性能很難得到大幅度的提高和改善［1］。近些年來，針對這一問題在某廠進(jìn)行了探索和研究，在原復(fù)蘇工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些試驗(yàn)和改進(jìn)，使陰樹脂的復(fù)蘇效果得到進(jìn)一步提高。就水處理系統(tǒng)而言，陰樹脂受有機(jī)物、硅污染的可能性大，而受金屬污染的可能性?。?］。因?yàn)殛幋苍陉柎仓螅帢渲谶\(yùn)行、再生過程中接觸的金屬離子量較小，所以一般情況下，陰樹脂受金屬污染的程度不嚴(yán)重。由于陽床并不能有效地去除生水中的有機(jī)物和膠體硅等雜質(zhì)，當(dāng)陰樹脂再生不充分時(shí)，就可能引發(fā)硅污染問題。近年來，陰樹脂在受有機(jī)物污染的同時(shí)，常常伴有膠體硅污染問題。具體表現(xiàn)為：陰樹脂在使用一定時(shí)間后，出現(xiàn)顏色變深、體積膨脹；設(shè)備周期制水量減少；正洗時(shí)間延長、再生操作困難；出水漏硅量增大、電導(dǎo)率值上升等現(xiàn)象。分析結(jié)果表明，該廠5臺陰床陰樹脂硅質(zhì)量比達(dá)48～60 mg/g干樹脂不等。出現(xiàn)這一問題的原因可能與陰樹脂在再生過程中再生液濃度偏低、流速偏小、溫度偏低等因素有關(guān)。在鹽堿復(fù)蘇液的基礎(chǔ)上，加入一定濃度的腐殖酸絡(luò)合劑、腐殖酸增溶劑、有機(jī)物的抗氧化劑及抗靜電作用屏蔽劑等，可以提高陰樹脂復(fù)蘇效果［3］。

1 小型試驗(yàn)

1.1 污染性能試驗(yàn)

取受污染較重的3號、4號型號為201×7的陰離子交換器做樹脂性能測試，樹脂性能見表1。

1.2 改進(jìn)配方試驗(yàn)

根據(jù)樹脂污染和復(fù)蘇的機(jī)理，在傳統(tǒng)復(fù)蘇液配方的基礎(chǔ)上，添加了不同作用的藥劑，以改善樹脂復(fù)蘇液的化學(xué)及物理環(huán)境，使樹脂污染物更易從樹脂骨架上脫落。配方試驗(yàn)見表2。

表1 樹脂性能

表2 樹脂復(fù)蘇液配方及主要作用機(jī)理對照表

1.3 試驗(yàn)條件及過程

試驗(yàn)中，以有機(jī)玻璃交換柱模擬現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行樹脂的復(fù)蘇，復(fù)蘇液溫度為常溫，復(fù)蘇的主要過程如下。

a.用除鹽水對離子交換柱進(jìn)行徹底反洗，膨脹樹脂層，待復(fù)蘇樹脂出水無明顯渾濁物后放水濾干。

b.用3%～4%的鹽酸溶液浸泡4h。

c.將水瀝干后，用大量清水洗滌樹脂，至出水pH 值超過4.0。

d.放干交換器內(nèi)清水，在交換柱內(nèi)注入2倍于樹脂體積的復(fù)蘇液，然后用壓縮空氣連續(xù)攪拌。

e.每隔2h測定一次復(fù)蘇液COD 值，待其升幅明顯趨緩后，排盡復(fù)蘇液，否則重新注入復(fù)蘇液再浸泡一次。

f.樹脂瀝干后，用大量的清水進(jìn)行沖洗，如復(fù)蘇液中加有表面活性劑，則反復(fù)正反洗至出水無大量泡沫。

g.按正常的樹脂再生步驟，進(jìn)行陰樹脂的再生。

h.再生結(jié)束后按DL/T 772—2001［4］試驗(yàn)方法測定其工交值。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

小型試驗(yàn)結(jié)果見表3，其中，3號、4號陰床的磨后圓球率都是91%。結(jié)果表明：所有配方對陰樹脂物理性能影響不大，但就樹脂工交值、浸液COD 值以及w（SiO2）而言，配方E、F、G 效果不錯，其中配方G 比傳統(tǒng)復(fù)蘇液配方A 工交值分別提高0.31 mmol/g和0.37 mmol/g，故在現(xiàn)場設(shè)備復(fù)蘇試驗(yàn)中首選配方G 工藝。

表3 小型試驗(yàn)對照數(shù)據(jù)表

2 現(xiàn)場工藝試驗(yàn)

2.1 存在的主要問題

根據(jù)小型試驗(yàn)所選陰樹脂復(fù)蘇工藝和配方，對3號陰離子交換器內(nèi)部襯膠層進(jìn)行電火花檢測后，進(jìn)行了樹脂復(fù)蘇。從復(fù)蘇過程及效果看，主要存在著以下幾個方面的問題：

a.添加表面活性劑TX－10后，陰樹脂在壓縮空氣攪拌過程中易隨泡沫帶出；

b.由于表面活性劑TX－10容易產(chǎn)生大量泡沫，樹脂經(jīng)復(fù)蘇液浸泡后，很難用清水洗凈，在現(xiàn)場操作中，曾耗費(fèi)16h才使陰床排出水泡沫大量減少；

c.樹脂復(fù)蘇后，前幾個周期的設(shè)備周期制水量并沒有得到有效提高，相反，設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了出水二氧化硅、電導(dǎo)率及鈉離子值上升，設(shè)備制水量減少等現(xiàn)象；

d.樹脂復(fù)蘇后，設(shè)備在2個運(yùn)行周期內(nèi)出水仍有泡沫存在，所幸鍋爐爐水的pH 值未下降，鍋爐的各項(xiàng)化學(xué)監(jiān)控指標(biāo)也未出現(xiàn)不良后果；

e.樹脂復(fù)蘇后的外觀顏色變化不大。

經(jīng)過分析認(rèn)為：造成3號陰離子交換器樹脂復(fù)蘇效果不理想的主要原因是樹脂在復(fù)蘇過程中的二氧化硅洗脫率不高；陰樹脂在復(fù)蘇液中浸泡后，表面活性劑未清洗充分等原因造成樹脂在再生過程中雜質(zhì)離子不易洗脫。

2.2 現(xiàn)場配方的改進(jìn)

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)陰樹脂復(fù)蘇液中氫氧化鈉含量增加時(shí)，硅的去除率會明顯上升，如氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2%上升至4%，二氧化硅洗脫率將超過90%。至于表面活性劑TX－10泡沫不易清洗干凈、樹脂外觀顏色變化不大等問題，分別用添加消泡劑和提高鹽酸浸泡液濃度、時(shí)間解決。改變陰樹脂復(fù)蘇工藝和配方如下：

在配方G 的基礎(chǔ)上，添加異丙醇作為消泡劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.5%～1.0%；提高復(fù)蘇液中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由原來的2%上升至4%；增加陰樹脂的鹽酸浸泡時(shí)間，由原來的4h增加至10h；樹脂經(jīng)復(fù)蘇液浸泡后，先進(jìn)行半個小時(shí)的淋洗，待大量復(fù)蘇液帶出設(shè)備后再進(jìn)行正反洗操作。

通過復(fù)蘇方案的調(diào)整，按計(jì)劃又對其他陰離子交換器進(jìn)行了樹脂復(fù)蘇，結(jié)果表明：曾在3號陰離子交換器復(fù)蘇中出現(xiàn)的問題得到了徹底解決。樹脂在復(fù)蘇后的第一制水周期，陰離子交換器出水的二氧化硅含量和電導(dǎo)率比復(fù)蘇前明顯下降。

3 效果檢查

實(shí)踐復(fù)蘇結(jié)果表明：其余4臺陰樹脂的樹脂外觀顏色不同程度有所變淺，所有設(shè)備使用一年后，樹脂補(bǔ)加率變化不大，樹脂工交值和設(shè)備制水量變化情況見表4，陰樹脂復(fù)蘇效果較為理想。通過近3個月的運(yùn)行，現(xiàn)5臺陰離子交換器設(shè)備平均周期制水量比復(fù)蘇前提高了21.5%；二年前陰離子交換器因采用傳統(tǒng)陰樹脂復(fù)蘇工藝，其設(shè)備平均周期制水量只提高了17.1%。

表4 樹脂工交換容量和設(shè)備制水量變化情況

4 結(jié)論

在傳統(tǒng)的陰樹脂復(fù)蘇工藝基礎(chǔ)上，通過添加腐殖酸的絡(luò)合劑、增溶劑以及抗靜電作用的屏蔽劑等方法，解離污染物的結(jié)構(gòu)，擠壓、剝離有機(jī)物，改善樹脂親水性，從而能夠有效地提高陰樹脂的復(fù)蘇效果。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，證實(shí)在配方G 的基礎(chǔ)上，添加異丙醇作為消泡劑（即10%NaCl＋4%NaOH＋0.2%TX－10＋5%Na3PO4＋0.5%異丙醇）工藝配方對受有機(jī)物和膠體硅污染的陰樹脂復(fù)蘇效果較好。

［1］ 王勇，離子交換樹脂的復(fù)蘇［J］.遼寧化工，2010，（4）：419－421.

［2］ GB/T 12145—2008，火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］ DL/T 502—2006，火力發(fā)電廠水汽分析方法［S］.

［4］ DL/T 772—2001，水處理用離子交換樹脂標(biāo)準(zhǔn)工作交換容量測定方法［S］.