阴离子交换树脂复苏工艺的改进

陈长青，李向辉

（1.华电能源哈尔滨第三发电厂，哈尔滨 150024；2.国网吉林省电力有限公司检修公司，长春 130022）

离子交换树脂在电力、化工、冶金等行业的水处理生产中已得到广泛应用。传统的阴离子交换树脂复苏工艺对提高树脂的工作交换容量（以下简称工交）、降低制水消耗以及提高出水品质有一定的作用，但由于其效果有限，旧树脂的性能很难得到大幅度的提高和改善［1］。近些年来，针对这一问题在某厂进行了探索和研究，在原复苏工艺的基础上进行了一些试验和改进，使阴树脂的复苏效果得到进一步提高。就水处理系统而言，阴树脂受有机物、硅污染的可能性大，而受金属污染的可能性小［2］。因为阴床在阳床之后，阴树脂在运行、再生过程中接触的金属离子量较小，所以一般情况下，阴树脂受金属污染的程度不严重。由于阳床并不能有效地去除生水中的有机物和胶体硅等杂质，当阴树脂再生不充分时，就可能引发硅污染问题。近年来，阴树脂在受有机物污染的同时，常常伴有胶体硅污染问题。具体表现为：阴树脂在使用一定时间后，出现颜色变深、体积膨胀；设备周期制水量减少；正洗时间延长、再生操作困难；出水漏硅量增大、电导率值上升等现象。分析结果表明，该厂5台阴床阴树脂硅质量比达48～60 mg/g干树脂不等。出现这一问题的原因可能与阴树脂在再生过程中再生液浓度偏低、流速偏小、温度偏低等因素有关。在盐碱复苏液的基础上，加入一定浓度的腐殖酸络合剂、腐殖酸增溶剂、有机物的抗氧化剂及抗静电作用屏蔽剂等，可以提高阴树脂复苏效果［3］。

1 小型试验

1.1 污染性能试验

取受污染较重的3号、4号型号为201×7的阴离子交换器做树脂性能测试，树脂性能见表1。

1.2 改进配方试验

根据树脂污染和复苏的机理，在传统复苏液配方的基础上，添加了不同作用的药剂，以改善树脂复苏液的化学及物理环境，使树脂污染物更易从树脂骨架上脱落。配方试验见表2。

表1 树脂性能

表2 树脂复苏液配方及主要作用机理对照表

1.3 试验条件及过程

试验中，以有机玻璃交换柱模拟现场设备进行树脂的复苏，复苏液温度为常温，复苏的主要过程如下。

a.用除盐水对离子交换柱进行彻底反洗，膨胀树脂层，待复苏树脂出水无明显浑浊物后放水滤干。

b.用3%～4%的盐酸溶液浸泡4h。

c.将水沥干后，用大量清水洗涤树脂，至出水pH 值超过4.0。

d.放干交换器内清水，在交换柱内注入2倍于树脂体积的复苏液，然后用压缩空气连续搅拌。

e.每隔2h测定一次复苏液COD 值，待其升幅明显趋缓后，排尽复苏液，否则重新注入复苏液再浸泡一次。

f.树脂沥干后，用大量的清水进行冲洗，如复苏液中加有表面活性剂，则反复正反洗至出水无大量泡沫。

g.按正常的树脂再生步骤，进行阴树脂的再生。

h.再生结束后按DL/T 772—2001［4］试验方法测定其工交值。

1.4 试验结果

小型试验结果见表3，其中，3号、4号阴床的磨后圆球率都是91%。结果表明：所有配方对阴树脂物理性能影响不大，但就树脂工交值、浸液COD 值以及w（SiO2）而言，配方E、F、G 效果不错，其中配方G 比传统复苏液配方A 工交值分别提高0.31 mmol/g和0.37 mmol/g，故在现场设备复苏试验中首选配方G 工艺。

表3 小型试验对照数据表

2 现场工艺试验

2.1 存在的主要问题

根据小型试验所选阴树脂复苏工艺和配方，对3号阴离子交换器内部衬胶层进行电火花检测后，进行了树脂复苏。从复苏过程及效果看，主要存在着以下几个方面的问题：

a.添加表面活性剂TX－10后，阴树脂在压缩空气搅拌过程中易随泡沫带出；

b.由于表面活性剂TX－10容易产生大量泡沫，树脂经复苏液浸泡后，很难用清水洗净，在现场操作中，曾耗费16h才使阴床排出水泡沫大量减少；

c.树脂复苏后，前几个周期的设备周期制水量并没有得到有效提高，相反，设备在运行过程中出现了出水二氧化硅、电导率及钠离子值上升，设备制水量减少等现象；

d.树脂复苏后，设备在2个运行周期内出水仍有泡沫存在，所幸锅炉炉水的pH 值未下降，锅炉的各项化学监控指标也未出现不良后果；

e.树脂复苏后的外观颜色变化不大。

经过分析认为：造成3号阴离子交换器树脂复苏效果不理想的主要原因是树脂在复苏过程中的二氧化硅洗脱率不高；阴树脂在复苏液中浸泡后，表面活性剂未清洗充分等原因造成树脂在再生过程中杂质离子不易洗脱。

2.2 现场配方的改进

在实际应用中，当阴树脂复苏液中氢氧化钠含量增加时，硅的去除率会明显上升，如氢氧化钠质量分数由2%上升至4%，二氧化硅洗脱率将超过90%。至于表面活性剂TX－10泡沫不易清洗干净、树脂外观颜色变化不大等问题，分别用添加消泡剂和提高盐酸浸泡液浓度、时间解决。改变阴树脂复苏工艺和配方如下：

在配方G 的基础上，添加异丙醇作为消泡剂，质量分数控制在0.5%～1.0%；提高复苏液中氢氧化钠的质量分数，由原来的2%上升至4%；增加阴树脂的盐酸浸泡时间，由原来的4h增加至10h；树脂经复苏液浸泡后，先进行半个小时的淋洗，待大量复苏液带出设备后再进行正反洗操作。

通过复苏方案的调整，按计划又对其他阴离子交换器进行了树脂复苏，结果表明：曾在3号阴离子交换器复苏中出现的问题得到了彻底解决。树脂在复苏后的第一制水周期，阴离子交换器出水的二氧化硅含量和电导率比复苏前明显下降。

3 效果检查

实践复苏结果表明：其余4台阴树脂的树脂外观颜色不同程度有所变浅，所有设备使用一年后，树脂补加率变化不大，树脂工交值和设备制水量变化情况见表4，阴树脂复苏效果较为理想。通过近3个月的运行，现5台阴离子交换器设备平均周期制水量比复苏前提高了21.5%；二年前阴离子交换器因采用传统阴树脂复苏工艺，其设备平均周期制水量只提高了17.1%。

表4 树脂工交换容量和设备制水量变化情况

4 结论

在传统的阴树脂复苏工艺基础上，通过添加腐殖酸的络合剂、增溶剂以及抗静电作用的屏蔽剂等方法，解离污染物的结构，挤压、剥离有机物，改善树脂亲水性，从而能够有效地提高阴树脂的复苏效果。经实际运行检验，证实在配方G 的基础上，添加异丙醇作为消泡剂（即10%NaCl＋4%NaOH＋0.2%TX－10＋5%Na3PO4＋0.5%异丙醇）工艺配方对受有机物和胶体硅污染的阴树脂复苏效果较好。

［1］ 王勇，离子交换树脂的复苏［J］.辽宁化工，2010，（4）：419－421.

［2］ GB/T 12145—2008，火力发电机组及蒸汽动力标准［S］.

［3］ DL/T 502—2006，火力发电厂水汽分析方法［S］.

［4］ DL/T 772—2001，水处理用离子交换树脂标准工作交换容量测定方法［S］.