陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的復(fù)蘇

陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的復(fù)蘇陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在水處理系統(tǒng)中主要用來(lái)除去天然水中的陽(yáng)離子。由于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在處理系統(tǒng)中的位置相對(duì)靠前,它所受到的污染有別于陰離子交換樹(shù)脂，受到污染的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂通常會(huì)發(fā)生周期制水量減少，工作交換容量下降,出水水質(zhì)惡化等現(xiàn)象，而且會(huì)對(duì)后續(xù)的陰離子交換樹(shù)脂的制水過(guò)程產(chǎn)生不利的。對(duì)被污染的樹(shù)脂進(jìn)行及時(shí)的診斷和有效的復(fù)蘇對(duì)水處理系統(tǒng)的運(yùn)行具有很重要的意義。1污染機(jī)理簡(jiǎn)介樹(shù)脂為多孔網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，多孔網(wǎng)眼是離子在樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)出的通道，通道內(nèi)壁具有眾多的功能基團(tuán)，是離子交換反應(yīng)的活性點(diǎn)，一旦此活性點(diǎn)被覆蓋，離子交換過(guò)程就無(wú)法進(jìn)行。在離子交換過(guò)程中，交換勢(shì)能較高、附著力強(qiáng)的離子或大分子之類的物質(zhì)，容易被交換或吸附到樹(shù)脂上，而在再生時(shí)卻難以洗脫下來(lái)，從而阻礙了離交換反應(yīng)的講行或是在離子交換反應(yīng)過(guò)程中生成難溶的沉積物，并沉積在樹(shù)脂內(nèi)部，阻塞了離子交換的通道。2陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的不同污染形式及解決方法2.1混凝劑過(guò)量引起的污染為了解決水中懸浮物的，預(yù)處理中通常要投加混凝劑，一旦混凝劑投加的量不合適就會(huì)對(duì)后面的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂產(chǎn)生污染。據(jù)報(bào)道［1］,在使用epi-DMA（-甲胺一環(huán)氧鹵丙烷）和poly-DADMAC（二烯丙基二甲胺氯的均聚物）作為混凝劑時(shí)，若出水中含有1mg/L的上述混凝劑時(shí)就會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的嚴(yán)重污染，而且發(fā)現(xiàn)具有線性結(jié)構(gòu)的混凝劑更容易污染樹(shù)脂，并能夠進(jìn)入樹(shù)脂顆粒內(nèi)部。當(dāng)樹(shù)脂發(fā)生上述污染時(shí)，如果污染程度不是很嚴(yán)重可以采用如加大反洗流速、延長(zhǎng)反洗時(shí)間或通人壓縮空氣等手段予以復(fù)蘇。如果污染程度較嚴(yán)重時(shí)，可以采用加入表面活性劑和分散劑的方法。其中表面活性劑可以增加樹(shù)脂表面的親水蛀：而分散劑則可以保證從樹(shù)脂上脫離下來(lái)的顆粒可以被分散到水溶液中去。據(jù)報(bào)道，羅門哈斯公司的非離子表面活性劑TntonCF-54和分散劑Orotan731［2］對(duì)解決這一問(wèn)題有較好的效果。Nalco公司［3］采用了在受到污染的樹(shù)脂層反洗過(guò)程中加入由表面活性劑和分散劑等藥劑復(fù)配的復(fù)蘇劑對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇也取得了良好的效果。若陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)污染了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂也可以采用4%的氫氧化鈉溶液處理以溶解聚電解質(zhì)達(dá)到復(fù)蘇樹(shù)脂的目的02.2鐵離子的污染陽(yáng)離子交換樹(shù)脂易受到鐵離子的污染，尤其是在以井水作為水源的水處理系統(tǒng)中更為嚴(yán)重。鐵離子對(duì)樹(shù)脂的污染有三種不同的情況。如果鐵離子以膠態(tài)懸浮體出現(xiàn)的話，它會(huì)從過(guò)濾器中漏過(guò)而污染陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。鐵以二價(jià)鐵離子的形式交換到樹(shù)脂上，隨后拿被氧化成三價(jià)鐵離子，從而在樹(shù)脂顆粒上形成凝膠狀的不溶于水的鐵的氫氧化物可能交換到樹(shù)脂上的二價(jià)鐵離子在樹(shù)脂的交換基團(tuán)上直接轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，但在再生過(guò)程中不能被完全除去而殘留在樹(shù)脂中。如果發(fā)生了第一種情況，可以采用反洗的方法將樹(shù)脂層中累積的膠態(tài)懸浮體除去。如果在整個(gè)樹(shù)脂層中發(fā)生了鐵離子的累枳，那么可以采用亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉處理樹(shù)脂，這樣就可以將三價(jià)鐵離子還原成更易溶解的二價(jià)鐵離子,而后者對(duì)樹(shù)脂的親合力要小于前者。通過(guò)灼燒樹(shù)脂［5］或分析濕樹(shù)脂的鐵含量可判樹(shù)脂受鐵和其它離子污染的程度。具體見(jiàn)表1、表2。表1樹(shù)脂灼燒灰分中元素的質(zhì)量比與樹(shù)脂污染程度的關(guān)系組分不同污染等級(jí)時(shí)各元素占樹(shù)脂的質(zhì)量比/%很低低中等嚴(yán)重很嚴(yán)重極嚴(yán)重鈣<11?22?44.55.7.鎂<0.50.5?0.73{*12b7z;K3h+q5T0.7?0.9;V5J6w/RS~2X9\.p2G0.9?1.57G(w#H4f+bH?3w!b>2.0!1：L,'z9V"b鋁<0.250.25-0.50.5?0.70.7?1.09v4?7t*w/A9(#kOI*A9t#f1.0?1.5>1.5;k's$V&V(],X*B3q(V&j鐵”W3o$f%_?Uy<0.20.2?0.3,K8y3[(A!(+A9P8i035-0.5blE5e7olY5x0.5?1.0>1.5(a5N/A”g6‘?3o3pOn.d)15t<0.20.2—0303—0.50.5?LO+XIg,k#k~)'4@LO?1.5(u;?0u2X.v:]>1.5U)G2e+KOx)M全部灰的質(zhì)量6m+k(~s:i<2.152.15-3.857?3n$A)|81(Y6X&G3.85-6.66.6?9.51x(grbQ:z;1Sy9o9.5—13.5還可采用下面的方法判斷樹(shù)脂是否受到鐵離子的污染:表2鐵污染程度劃分7p&]4h(M8mHPnF$[6X鐵離子質(zhì)量比/%污染程度<0.37?(N!O)':d4q(o-F$A/]很低03—0.6#L”D!e,t-d低0.6?2.02AOX4O,]2d!R1W,R:d!E中等2.0?2.5/p61(D/WOR嚴(yán)重5.0?7.5很嚴(yán)重>7.5（］*~6X,u!w%s6b極嚴(yán)重）U'|（n,B;u;r注：表中鐵離子質(zhì)量比指每克樹(shù)脂中鐵離子的質(zhì)量（毫克）。以濕樹(shù)脂為分析基準(zhǔn)。8aOV&x.e:'&y將受到污染的樹(shù)脂用除鹽水清洗干凈，在10%的食鹽溶液中浸泡30nun,倒去鹽水，再用除鹽水清洗干凈，從中取出約十分之一的樹(shù)脂樣品防入試管中，隨后加入2倍樹(shù)脂體積的6mol/L的鹽酸溶液，密閉振蕩15min后，取出酸液注入另一支洗凈的試管中，加入一滴飽和的硫氤化胺，從生成的普魯士藍(lán)顏色深淺（由淺藍(lán)色至不透明的棕黑色），可以判斷樹(shù)脂受到鐵污染的嚴(yán)重程度。有一點(diǎn)值得注意的是水中的鐵離子會(huì)和有機(jī)物或硅形成復(fù)雜的絡(luò)合物，而且這種絡(luò)合物是帶負(fù)電荷的，它可?以通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂而污染后面的陰樹(shù)脂。4X&e.x9h%R.W（B+o*m2.3有機(jī)物的污染與復(fù)蘇蘇聯(lián)的學(xué)者曾經(jīng)對(duì)有機(jī)物污染陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行了。研究認(rèn)為，水中的溶解性有機(jī)物主要是依靠范德華力吸附在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上。此時(shí)所吸附的基本上是酸性基團(tuán)的有機(jī)物，而這些有機(jī)物在水中的溶解性有機(jī)物中占主要成分。對(duì)于一級(jí)除鹽系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂受到有機(jī)物污染的研究報(bào)道還不多，但是在凝結(jié)水處理系統(tǒng)中已經(jīng)有關(guān)于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂受到有機(jī)物污染的報(bào)道，Hames［6］曾經(jīng)對(duì)凝結(jié)水處理系統(tǒng)混床中的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂受到有機(jī)物污染的情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換能力的下降與陰離子交換樹(shù)脂在運(yùn)行中所釋放出來(lái)的低分子量聚合物有關(guān)，正是這些低分子量的聚合物污染了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，并測(cè)量了混床中不同形態(tài)的陰離子交換樹(shù)脂對(duì)于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂傳質(zhì)系數(shù)的影響，具體情況見(jiàn)表3。7plQ7i）Q%E”e（V#d&L:h為了證明是否是由陰樹(shù)脂中殘留的含氮的低相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物污染了陽(yáng)樹(shù)脂，Hames等人曾經(jīng)使用了X射線光能譜［7-8］對(duì)新、舊樹(shù)脂進(jìn)行了分析測(cè)試。結(jié)果表明這些低分子聚合物確實(shí)污染了陽(yáng)樹(shù)脂。對(duì)于被有機(jī)物污染的樹(shù)脂可以使用氧化型藥劑如H2O2和Na2O2等將樹(shù)脂上吸附的有機(jī)物分解成易溶于水的物質(zhì)而從樹(shù)脂上剝離下來(lái)。3I&FVmOk815K3H表3混床再生后陰樹(shù)脂對(duì)陽(yáng)樹(shù)脂交換能力的影響陽(yáng)樹(shù)脂$a6s）E$s6）;w陰樹(shù)脂（起始形態(tài)）陽(yáng)樹(shù)脂傳質(zhì)系數(shù)鈉型陽(yáng)樹(shù)脂胺型陽(yáng)樹(shù)脂4q.y：P/r8Y1AlJI03y”t#C單個(gè)陽(yáng)床1.82.1:}8M)D-15Q$G%K(n+i混床(1：1)大孔型樹(shù)脂(C1-)7F(n/?#a*'+d;G1.61.9混床(1：1)大孔型樹(shù)脂(OH-)1.51.8,A2f9B(A.x(flA/Q7[6dO'混床(1：1)2fY7],r(v5i7):Q2p凝膠型樹(shù)脂(Cl.)2I：A81516qSCv<0.11.2?M,f9b'm3Y/J?Y.m3p注：混床（1：1）表示混床中陰陽(yáng)樹(shù)脂的體枳比為1：lo判斷樹(shù)脂受到有機(jī)物污染的程度可以采用如下的方法：在試管中加人受到污染的樹(shù)脂，樹(shù)脂的體積約為試管體積的三分之一，然后在試管中加入約五分之四試管體枳的10%的食鹽水，振蕩試管5mm,將鹽水傾去，重復(fù)這一過(guò)程3至4次，在將最后一次的鹽水傾去后，再加入約五分之四試管體枳的10%的食鹽水，保持樹(shù)脂和此食鹽水接觸5-10nini,期間要不斷地振蕩試管。通過(guò)觀察食鹽水顏色的深淺來(lái)判斷樹(shù)脂受到有機(jī)物污染的程度，具體參見(jiàn)表4。表4樹(shù)脂受有機(jī)物污染的判斷;'（B-o2D$p/T+'0I6p浸泡后食鹽水的顏色?LW&a"'*Y3}#SfP/P3H7J樹(shù)脂被污染程度無(wú)色沒(méi)有污染;f9e;f6K5Q”V%E淡黃色:U;w7nSo輕度污染琥珀色中度污染#B/Q3a%C3K(j:s棕色嚴(yán)重污染深棕色或黑色極嚴(yán)重污染2.4油脂類物質(zhì)的污染;e#hl17f*q!G2t由于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在水處理系統(tǒng)的位置而使其容易受到油類的污染。油類可由離子交換器的進(jìn)水帶人也可由頂壓空氣或泵的密封泄漏處帶人。油類在樹(shù)脂表面會(huì)形成一層膜，嚴(yán)重阻礙樹(shù)脂的交換能力。受到油類物質(zhì)污染的樹(shù)脂顏色變?yōu)樽厣瑖?yán)重時(shí)會(huì)變成黑色，而且這些污染物會(huì)造成樹(shù)脂抱團(tuán)的現(xiàn)象，破壞正常的水流情況，造成“溝流”現(xiàn)象，使樹(shù)脂提前失效。油污染物附著到樹(shù)脂上會(huì)增加樹(shù)脂的浮力，在反洗時(shí)容易造成樹(shù)脂的流失。采用基于非離子表面潛性荊的堿牲清洗劑是解決這一問(wèn)題的有效手段。陽(yáng)離手交換樹(shù)脂可以采用將陽(yáng)床從系統(tǒng)中解列后再進(jìn)行復(fù)蘇的辦法，也可以采用在反洗水中加入清洗劑的方法復(fù)辦。需要注意的是如果陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是以氫型運(yùn)行時(shí)，復(fù)蘇前必須要通過(guò)氯化鈉溶液使之失效，這樣可以避免在復(fù)蘇過(guò)程中從氫型樹(shù)脂中交換卜.來(lái)的酸溶液對(duì)堿性清洗劑的