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离子交换与应用

离子交换树脂出水质量恶化

出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。出水质量恶化是指运行周期中间,除盐水的电导率和SiO2含量明显高于调试结果,不论其水质指标是否合格,都可以认为是发生了出水质量恶化现象。
  当除盐水的电导率或SiO2含量明显增高时,为确定发生问题的原因,需要测定除盐水的pH值。根据测定结果,判断除盐设备出水质量恶化故障,查找发生问题的原因。
  下列的情况在除盐系统中是比较典型的:
   1、弱酸阳床:
  (1)出水碱度漏泄比规定值为高。这是由于再生不合适,再生剂应为理论交换容量的110%,如采用串联再生,则须检查再生强酸树脂后的酸量是否足够再生弱酸树脂。
  (2)出水硬度高于规定值。如用硫酸再生,可能会有硫酸钙沉淀,这时硫酸钙渐渐水解,将产生钙硬,因此,当用硫酸再生时,须采用分步再生方法,并实行先低浓度、高流速,后高浓度、低流速的方法再生。如串联再生,则应检查强酸阳树脂的再生废液是否已稀释。

  2、强酸阳床:
  (1)出水钠漏泄高于规定值。这不太发生,如有,则应检查再生步骤,有时阳床用混床再生废液串联再生,这时须注意混床废液最初的15-30%须弃去,否则将有钠离子进入阳床,此外,混床废液中的酸量须检查是否足够。
  (2)出水漏硬度。如果用硫酸再生,那时由于硫酸钙沉淀,应检查酸的浓度(从系统中取样分析)及再生流速,如水中钙离子量超过总离子的50%,须采用分级再生,最初浓度应不大于2%,流速为12升/小时/升树脂。

  3、弱碱阴床:
  (1)出水矿物酸漏泄增加。这问题可分为矿物酸漏泄真实增加和矿物酸漏泄表象增加。
  a. 矿物酸漏泄真实增加。一般出水电导率应为50μs/cm或以下,如再生不足,电导率曲线将缓慢上升,那就是出水酸度将逐步上升。
  建议同时测定pH值,以校核矿物酸漏泄是否真实增加,而不是表象增加。
  最后,如果弱碱树脂是串联再生,那么再生强碱树脂后的碱液是否足够,它应为理论交换容量的120-130%。
  b. 矿物酸漏泄表象增加。弱碱树脂是作为矿物酸的中和剂,真正的弱碱树脂(有90%以上的弱碱基)不会分解中性盐如氯化钠或硫酸钠,因此阳床必须运行正常,其出水钠漏泄很小,并须维持一定的pH。如pH大于3.5,那就是阳床未能完全去除阳离子,这些中性盐流经弱碱阴床将增加电导率。
  (2)高pH、漏钠、电导率增高。这是由于阴树脂床中混入了阳树脂,在碱再生时,阳树脂呈钠型,在运行中逐渐放钠。阴床出水有钠,是由于强酸阳床出水漏钠。
  (3)二氧化硅问题。如阴床串联再生,尤为容易产生此问题,强碱阴床再生后的碱液中含有二氧化硅,经弱碱阴床后,又进行了碱性中和,而使pH下降,当达到碱液中二氧化硅等电点时,二氧化硅就在树脂上沉淀下来。在以后运行中,由于水解而使出水中二氧化硅增加。
  解决这问题的方法是,再生强碱阴床后的碱液先排除15-30%,或将碱液稀释至2%,还须保证NaOH有理论工作交换容量的130%。

  4、强碱阴床:
  不论是Ⅰ型还是Ⅱ型,关键问题是二氧化硅漏泄,与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同,强碱阴树脂的热稳定性较低,只有60℃及40℃,否则树脂会发生降解。
  如因热及氧化作用,使强碱基团损失,这样就造成二氧化硅漏泄,因此,在运行中须保持在温度极限范围内。此外,强碱阴树脂易受有机物污染,产生如下后果:
  (1)pH降低;(2)电导率增高;(3)二氧化硅漏泄增加;(4)淋洗水量增加。
  其中:(1)和(2)是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的,(3)是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全,(4)是由于污染物的两性作用。

  5、混床系统
  (1)淋洗水量增大。混床系统淋洗水量增大是由于树脂的交叉污染,如NaOH与混入阴床的强酸阳树脂作用,将钠盐存在于阳树脂上,或HCl(H2SO4)与混入阳床的强碱阴树脂作用,将氯根(硫酸根)存在于阴树脂上。
  交叉污染主要是由于树脂在分界面上的混杂。在这情况下,钠及氯根(硫酸根)漏泄增大,使淋洗时间增加。经验显示,虽然冲洗钠漏泄很麻烦,但其影响不及硫酸根离子漏泄严重,后者在凝结水净化系统中的后果尤为突出,常用的方法是将出水进行再循环,这方法是很耗时的。
  采用三层混床树脂,可减少再生剂对阳、阴树脂的交叉污染,使混床淋洗水量过大的弊病得到改善。
  (2)出水质量下降。混床系统要求阳、阴树脂须充分混合。如果阳、阴树脂混合不好,在很多部位还是呈分层状态,出水质量就会降低。一个重要的事项是,在空气混合时,树脂床层上部的水层必须小于5厘米,如果树脂床不先疏水至上述水位,那么不管空气搅拌多么激烈,当搅拌停止时,树脂就按密度差别重力沉降,使阳、阴树脂分层,而产生上述问题。
  建议采用反常规混床树脂,它既能使阳、阴树脂在反洗时彻底分层,又能在再生后均匀混合,解决了混床树脂的混合问题。

 



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