火电厂水处理阳离子交换树脂污染的原因与复苏

2014-12-25丁磊

科技视界 2014年21期

丁磊

（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州 121000）

0 前言

在火电厂的生产过程中，水作为大部分机械设备的工作介质和冷却手段其消耗量非常巨大。我厂化学水处理每天外供及自用除盐水量在400m3/d 左右可见火电厂发电及工艺用水量之多。而火电厂的用水质量必须严格要求，有的超高压设备的补给水甚至需要接近纯水水质的补给水困为补给水质的达标与否关系到生产机械的安全运行。但是，由于火电厂的水源般都是没有经过处理的地下水，因此，必须对水进行严格的处理后才能投入火电生产用。目前绝大多数火电厂都是采用离子交换法制取除盐水而作为离子交换法核心部件的阳离子交换树脂其性能的好坏将直接影响到电厂设备的安全、高教的运行。因此，针对离子交换树脂在生产过程中因为化学结构遭到破坏或者收到杂质污染而出现的中毒现象，准确分析其受到污染的原因并提出相应的解决办法对火电厂生产运行就显得非常重要。

1 火电厂水处理阳离子交换树脂污染的原因

所谓离子交换树脂，就是用苯乙烯或者丙烯酸通过聚合反应生成的具有独立三维空间的的立体骨架，再对骨架导入不同的化学基团加以修饰所得到的物质.按照导入团得性质可分为阳高于交换树脂和阴离子交换树脂两大类。阳离子交换树脂大都是向骨架导入硫酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H4OH)等酸性基团，在水溶液中能够电离出氢离子，溶液中的金属离子或其他阳离于进行交换。如含有硫酸基的阳离子交换树脂可将其结构式简单表示为R-SO3H 式中R 代表树脂母体其交换机理为

水处理系统中的阳离子交换树脂，可以经过离子交换反应除去水中的金属离子等阳离子。从而为火电厂各种高压设备提供合格的除盐水。阳离子交换树脂虽然比阴离子交换树脂要相对稳定，但在使用过程中，或者在运输及存储时也容易因为有害物质的侵入或者结构的破坏而受到污染，严重影响阳离子交换树脂的工作性能。树脂污染一般分为二种氧化剂等污染和树脂交换孔被杂质堵塞或者表面被覆盖，交换基团被占据产生树脂中毒，导致交换容量下降，再生困难。这种情况是可以通过树脂性能恢复的处理来复苏其机能。但是前一种情况树脂老化是无法恢复的。结合火电厂的生产工艺和生产过程来看，火电厂水处理系统中的阳离子交换树脂容易受到金属离子的污染、悬浮物的污染和有机物的污染此外。油脂和阳离子交换树脂再生剂的纯度也会影响树脂的性能。

1.1 金属离子的污染

金属离子的污染主要包括铁污染和铝、钙污染。阳离子交换树脂容易受到铁污染主要是困为：火电厂的水源一般是地下水或者地表水，由于环境污染问题，导致水中金属离子尤其是铁离子含量严重超标；设备的进水管道或者交换器内部受到腐蚀而产生铁化物；此外有的再生剂也含有少量的铁杂质。相关学者研究表明，铁对阳离子交换树脂的污染主要是因为Fe3+，水源中的铁离子大都以Fe2+的形式存在，其容易与树脂发生交换反应，而且Fe2+非常容易被氧化为Fe3+，而Fe3+在水溶液中容易形成带正电荷的胶体粒子，带正电荷的胶体会吸附其它杂质进步形成高价铁化物而沉积在树脂交换通道内部，从而堵塞阳离子交换树脂的交换通道；另外，由于阳离子交换树脂的吸附作用，悬浮状态的铁化物容易受到阳离子交换树脂的吸附作用而在交换树脂的表面形成一层铁化物从而阻止了水中的其它离子与树脂的交换反应。

1.2 悬浮物的污染

水源中含有大量的悬浮物是造成阳离子交换树脂悬浮物污染的最主要的原因。在水的除盐处理过程中，水中的大量悬浮物可直接进入离子交换器这些悬浮物将包裹在阳离子交换树脂的表面液膜层上，致使树脂的交换容量降低，如果不进行及时处理，随着悬浮物的积累和积聚，将堵塞树脂的离子交换通道严重污染阳离子交换树脂。这种污染类型可以直接通过显徽镜来鉴别。

1.3 有机物的污染

由于环境污染等原因。火电厂的水源中存在着少量的有机杂质，这些有机杂质一般是相对分子量为500-5000 的高分子化合物。当这些线性大分子有机物进入阳离子交换树脂内部时，分子内带负电的集团将与阳离子交换树脂带正电的基团发生电性复合作用，从而占据或者结合阳离子交换树脂上的活性基团，致使树脂的交换能力急剧下降。

1.4 油脂污染

油脂对阳离子交换树脂的污染主要是因为油脂可以在树脂的表面形成一层致密的油膜这层油膜可以堵塞树脂的离子交换通道入口，导致树脂的交换容量急剧下降，还可导致树脂粘结，影响树脂的性能及出水的水质。另外油膜也会增加树脂的浮力反洗时会有较大损失。造成阳离子交换树脂污染的油脂主要有两个来源，一是水源中存在的润滑油等油脂类物质；一是水处理系统的设备密封措施不到位，导致油脂泄漏而造成树脂的油脂污染。油脂污染可以通过观察有无“彩虹”现象来鉴别。

1.5 再生剂的污染

再生剂的污染一般主要是由于再生剂的铁含量超标及再生剂中含氯引起的。有研究表明：再生剂中含有Fe3O4、NaCIO2时会发生化学反应生成高价铁酸盐进而导致铁污染且游离氯会使树脂的结构发生变化（如溶胀、破损及降解等）严重影响树脂的交换能力。

2 阳离子交换树脂污染后的复苏方法

首先，必须明确树脂受到的是何种污染然后才能针对性的采取复苏措施。把好水源关，树脂中的污染物主要与水资源有关系因此水资源成为防止树脂污染的一个重要因素。避免直接将井水被污染的其它水源直接送入阳床。一般采用自来水，自来水中没有悬浮物，可以避免污染，利用自来水还有另外—十优势，那就是可以提高树脂的工交降低此对程中的酸碱消耗量；但是利用自来水的管道，应该随时清理，避免腐蚀.机械工作中所需要的油脂应避免对水源的污染。

铁污染可以采用10%的盐酸进行浸泡处理然后用蒸馏水冲洗反复进行直至排出的废液中无Fe3+再用碱沉淀铁离子然后调节附至中性即可。为预防阳离子交换树脂的铁污染，建议定期用5%—10%的热盐酸溶液浸泡。发生铝、钙污染时，通常采用10%的盐酸溶液加络合剂对阳树脂进行冲洗就可达到复苏的效果。

有机物污染有两种方法可以复苏，是采用氯化钠和氢氧化钠按3比1 的比例配置成的混合溶液对被污染的树脂进行浸泡处理然后用盐酸除去沉淀物，调节PH 即可复苏阳树脂，二是采用含次氯酸钠的氢氧化钠溶液处理但是次氯酸钠的强氧化性对树脂有损害使用时必须严格控制浓度和时间，处理次数般不能超过两次。

油脂污染采用5%的NaOH 溶液、或NaOH 与Na2CO3混合液进行清洗，也可采用非离子型表面活性剂来复苏阳树脂。而悬浮物的污染利用空气来搅动树脂，达到对树脂进行擦洗的目的，今儿复苏树脂。再生剂的污染目前还没有很好的解决办法。只能通过控制再生剂中的Fe3+，NaCI 等杂志的含量来预防污染。