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离子交换树脂污垢和降解知识点

日期:2019-08-20 来源:漂莱特网

离子交换树脂会被污染物污染,从而阻碍交换过程。铁污染的树脂。离子交换树脂也会受到导致不可逆破坏的化学物质的侵蚀。一些材料,如天然有机物,首先是污垢离子交换树脂,然后随着时间的推移会使树脂降解。这是离子交换系统中结垢和降解的最常见原因。

                         铁污染离子交换树脂(图)
 

离子交换树脂污垢的原因
铁和锰。铁可以作为亚铁或三价无机盐或作为隔离的有机络合物存在于水中。亚铁在树脂中交换,但三价铁不溶,不会。三价铁涂层阳离子树脂,防止交换。必须使用酸或强还原剂来除去这种铁。有机结合的铁通过阳离子单元并污染阴离子树脂。必须将其与有机材料一起除去。存在于某些井水中的锰以与铁相同的方式污染树脂。
铝。铝通常以氢氧化铝形式存在,由铝酸钠或铝酸钠用于澄清或沉淀软化。如果铝絮状物通过过滤器,则将树脂涂在钠沸石软化剂中。用酸或苛性碱清洗即可将其除去。通常,铝在脱矿质系统中不是污垢,因为在正常再生期间铝从树脂中除去。
硬度沉淀。硬度沉淀物通过后沉淀过滤后从沉淀软化剂或形式进入过滤器。这些沉淀物用于钠沸石软化的污垢树脂。用酸去除它们。
硫酸盐沉淀。硫酸钙沉淀可以在氢循环中操作的强酸阳离子单元中发生。在服务周期结束时,树脂床的顶部富含钙。如果使用硫酸作为再生剂,并且以过高的浓度或过低的流速引入硫酸,则会发生硫酸钙的沉淀,使树脂结垢。硫酸钙形成后,很难再溶解; 因此,通常会丢弃被硫酸钙污染的树脂。在盐酸中长时间浸泡可以逆转轻度硫酸钙结垢的情况。
硫酸钡甚至比硫酸钙更不易溶解。如果水源含有可测量的钡,则应考虑盐酸再生。
油污。油涂离子交换树脂,阻止离子进出交换位置。表面活性剂可用于除去油。必须注意选择不污染树脂的表面活性剂。油污阴离子树脂应仅使用非离子表面活性剂清洁。
微生物污染。微生物污垢可能发生在树脂床中,特别是允许在没有服务流动的情况下就座的床。微生物污垢可导致树脂床严重堵塞,甚至由于污垢离子交换树脂上的压降过大而导致机械损坏。如果备用装置中的微生物污垢是一个问题,应使用恒定的循环水流量来最小化问题。严重的条件可能需要使用合适的灭菌剂和表面活性剂。
二氧化硅污垢。如果再生温度太低,则在强碱阴离子树脂中可能发生二氧化硅结垢,或者如果来自用于再生弱碱单元的SBA单元的废水含有过多的二氧化硅,则在弱碱树脂中发生二氧化硅结垢。在低pH水平下,二氧化硅的聚合可以在弱碱树脂中发生。在耗尽的强碱阴离子树脂中也可能存在问题。通过在温(120°F)苛性钠中长时间浸泡除去二氧化硅污垢。

                  阴离子交换树脂被有机物污染(图)
 

不可逆树脂降解的原因
氧化。氧化剂如氯会降解阳离子和阴离子树脂。氧化剂攻击阳离子树脂中的二乙烯基苯交联,降低了树脂珠的总强度。随着攻击的继续,阳离子树脂开始失去其球形和刚性,使其在使用期间紧凑。这种压实增加了树脂床上的压降并导致沟流,这降低了单元的有效容量。
在原水氯的情况下,阴离子树脂不会直接受到影响,因为氯被阳离子树脂消耗。然而,下游强碱阴离子树脂被来自氧化阳离子树脂的某些降解产物污染。
如果原水中存在氯,则应在与活性炭过滤或亚硫酸钠进行离子交换之前将其除去。消耗1ppm的氯需要大约1.8ppm的亚硫酸钠。
氧饱和水,例如在强制通风脱碳后发现的水,加速了随时间自然发生的强碱交换位点的破坏。它还加速了有机污垢引起的降解。
热降解。如果阴离子树脂在使用或再生循环期间变得过热,则发生热降解。对于温度限制低至100°F的丙烯酸树脂和II型强碱阴离子树脂尤其如此,其在氢氧化物形式时具有105°F的温度限制。

有机污垢
有机污垢是离子交换树脂污垢和降解最常见和最昂贵的形式。通常,在井水中仅发现低含量的有机物质。然而,地表水可含有数百万分之一的天然和人造有机物质。天然有机物来自腐烂的植被。它们本质上是芳香族和酸性的,并且可以复合重金属,例如铁。这些污染物包括单宁,单宁酸,腐殖酸和富里酸。
最初,有机物阻挡离子交换树脂上的强碱基位点。这种堵塞导致最终的长时间冲洗并降低盐分裂能力。当污垢继续留在离子交换树脂上时,它开始降解强碱位点,降低离子交换树脂的盐分裂能力。站点的功能从强基础变为弱基础,最后变为非活动站点。因此,处于降解早期阶段的树脂表现出高的总容量,但降低了盐分解能力。在这个阶段,离子交换树脂的清洁仍然可以返回一些但不是全部的损失的操作能力。盐分裂能力的损失降低了树脂除去二氧化硅和碳酸的能力。
阴离子树脂的有机污垢由再生过程中阴离子单元的流出物的颜色证明,其范围从茶色到深棕色。在操作期间,处理过的水具有更高的电导率和更低的pH。

减少有机污垢预防措施。以下方法可单独使用或组合使用:
预氯化和澄清。水在源处预先氯化,然后用有机物去除助剂澄清。
通过活性炭过滤。应该注意的是,碳过滤器具有有限的去除有机物质的能力,并且应该经常监测碳的去除性能。
在强碱树脂之前的大孔和弱碱树脂。弱碱或大孔树脂吸收有机物质并在再生过程中洗脱。
特种树脂。已开发出不易受有机污垢影响的丙烯酸和其他特种树脂。
检查和清洁。除了这些预防性程序外,定期检查和清洁离子交换系统的程序有助于保持阴离子树脂的寿命。大多数清洁程序使用以下之一:
适当盐水和苛性碱。可加入温和的氧化剂或增溶剂以改善清洁效果。
盐酸。当树脂也被大量铁污染时,使用盐酸。
0.25-0.5%次氯酸钠溶液。该程序破坏有机材料但也显着降解树脂。次氯酸盐清洁被认为是最后的手段。
重要的是在强碱基位点发生过度永久性降解之前清洁有机污染的离子交换树脂。在发生永久性降解后进行清洁会除去大量有机物质,但不会改善单元性能。应密切监测树脂的状况,以确定最佳的清洁时间表。