离子交换树脂污染的处理与预防

唐杰林，卢 彪

（云南天安化工有限公司热电车间，云南安宁 650309）

·经验交流·

离子交换树脂污染的处理与预防

唐杰林，卢 彪

（云南天安化工有限公司热电车间，云南安宁 650309）

分析了离子交换树脂污染的原因，提出了离子交换树脂被钙、铁、有机物污染后的处理和预防措施。

离子交换树脂；污染；钙；有机物；铁

近年来，由于地表河流污染的加重，地表水中离子含量大幅增加，从而导致离子交换树脂的污染时有发生。云南天安化工有限公司脱盐水原水采用离子交换树脂处理，一开一备，冷凝液采用精密过滤加混床树脂处理，但是随着运行时间的增加，树脂污染时有发生。

1 水处理装置状况

本公司水处理装置工艺流程图如图1所示。系统工况说明：

图1 水处理工艺流程图Fig.1 Flow chart of water treatment

1）预处理。水厂来原水经过无烟煤石英砂多介质过滤器处理后，浊度≤3NTU，余氯质量浓度＜0.3 mg／L；

2）一级脱盐处理系统。经过多介质过滤器过滤后出来的水进入沸腾床阳离子双室交换器，阳离子交换后进入脱碳器、双室沸腾床阴离子交换器除去大部分的阴阳离子，出来的一级脱盐水电导率≤10μs／cm；二氧化硅质量浓度≤30μg／L；

3）原水二级脱盐处理系统。经过一级脱盐处理的脱盐水原水混床，经过混床阳离子树脂处理后达到二级脱盐水标准指（电导率≤0.3μs／cm，二氧化硅质量浓度≤10μg／L）；

4）冷凝液处理系统。外界各装置来的蒸汽冷凝液（电导率≤10μs／cm，pH＝8.7～9.5，NH4＋质量浓度≤0.7mg／L），通过板式换热器降温（t≤50℃）进入精密过滤器除去水中的杂质后进入冷凝液混床，经过离子交换后，达到二级脱盐水的标准。

5）脱盐再生系统。各床子失效后，分别使用硫酸和NaOH进行再生。

2 装置存在的问题

装置设计之初采用河水，由于近年来河水不断被污染，原水水质恶化，水体营养化加重，水中离子含量大幅上升。原水水质分析结果见表1。

因当初河水水质较好，故装置应对水质污染的能力十分薄弱，从2011年开始脱盐制水能力大幅下降，树脂污染频频发生，对装置的稳定运行产生较大影响。同时，由于外界冷凝液回收装置缺少防腐、除铁等措施，导致冷凝液水质也大幅恶化，造成精密过滤器滤芯频频堵塞，运行成本大幅增加。

表1 近年来原水水质分析结果Tab le 1 The raw water quality analysis result recently

3 钙污染的处理及预防

离子交换树脂出现钙污染时，树脂再生压差增加，再生废液排放不畅，再生废液颜色严重时呈乳白色。

3.1 钙污染的原因

树脂吸附的Ca2＋与硫酸再生液中的H＋交换后，再生液中的Ca2＋浓度会大幅增加，Ca2＋与SO4

2-生成CaSO4沉淀，附着在离子交换树脂的表面，造成阳离子交换树脂被污染。

3.2 钙污染的处理处理措施

1）排水至树脂上部15～30 cm、然后通入空气擦洗10 min；

2）通水反洗树脂至树脂出水干净为止，注意控制水流量流速；

3）冲洗干净交换器的相关阀门管道。

3.3 钙污染的预防措施

1）由于使用硫酸再生，如果开始硫酸浓度过高很容易导致生成CaSO4，为此采用分步再生的方式。第一步，硫酸质量分数为0.8%～0.9%之间，时间100 min，第二步，硫酸质量分数为1.5%～1.7%，时间80 min，第三步，硫酸质量分数为4%，时间20 min。

2）将阳离子交换器内部尼龙捆扎的稀释布水分布管更换为316L饶丝布水管，并定期排清理布水管内的碎树脂，保障布水均匀。

3）定期将树脂移入体外清洗水罐进行空气擦洗，条件具备的情况下，定期进行一次盐酸再生。

4）定期检查交换器内部，查看白球有无抱团现象，双头滤冒有无被碎树脂堵塞现象等，防止布水不均匀。

4 有机物污染的处理及预防

随着水质的不断恶化，水体富营养化严重，仅仅依靠多介质过滤器，很容易出现阴离子树脂被有机物污染现象。随着污染的加剧，阴离子树脂的颜色逐渐加深，严重时颜色呈棕黑色。

4.1 有机物污染的原因

水中的有机物来源主要是水中的动植物腐烂后形成的腐殖酸等带负电基团的线型大分子，它们与阴离子树脂反应交换后，难以再生解析出来，日积月累严重影响树脂的正常运行。

4.2 有机物污染的处理

目前，较有效的处理手段是采用10%（质量分数，下同）NaCl＋4%NaOH混合液的处理方式进行处理。处理的原理：化学作用：用NaCl除去树脂上的色素；机械作用：NaOH使树脂膨胀，NaCl使树脂收缩，交替作用使树脂空隙中的有机物被挤出。

处理过程一般为：

1）用相当于3个树脂床体积的10%NaCl溶液通过树脂层，使树脂彻底失效；

2）用相当于3个树脂床体积的10%NaCl＋4%NaOH混合液，以缓慢的流速通过树脂层，当相当于2个树脂床体积的混合液通入后，浸泡树脂8 h或放置过夜，再通入第3个床层体积的混合液；

3）每2 h空气擦洗一次，时间15～20min。

4）用除盐水冲洗，取样分析pH值为中性且排水透明清澈无泡沫，观察树脂有无抱团和漂浮现象。

4.3 有机物污染的预防措施

1）做好水质检测，加强水质COD等控制；

2）在水厂加增曝气生物滤池、石灰一级软水处理措施，提高混凝澄清效果，保障原水水质；

3）在多介质过滤器后面增加活性炭过滤器；

4）定期对阴离子树脂进行树脂复苏处理。

5 铁污染的处理与预防

铁污染是离子树脂最常见的一种污染，以天安公司脱盐水为例，公司的原水中含有一定量的铁离子，再生用的NaOH也含有一定量的铁离子，最严重的是冷凝液系统中的回收的冷凝液中铁含量十分高，而且该冷凝液系统未有除铁设备，从而导致冷凝液系统铁污染严重，铁污染的污染源主要是铁化合物胶体和铁离子。

5.1 铁污染的处理

铁污染一般采用5%～10%盐酸进行处理或者使用复苏剂进行处理，处理步骤为：

1）树脂失效后将交换器水排掉；

2）向混床内通入5%～10%盐酸至树脂层上20～40 cm，浸泡30min左右；

3）通入空气进行擦洗5～10 min，然后再浸泡，反复多次操作，直到浸泡液的酸度和铁含量不变为止；

4）对混床树脂进行分层操作并分别用酸碱处理30min；

5）按正常再生步骤进行再生。

5.2 铁污染的预防措施

1）加强水质监控，控制水提浊度，保障原水水质；

2）严格控制NaOH中铁含量；

3）冷凝液回收装置前增加除铁设备。重新投用过滤设备；

4）定期对树脂进行复苏处理。

Treatm ent and prevention of Ion Exchange Resin contam ination

TANG Jie-lin LU Biao

（Yunnan Tianan Chemical Co.thermoelectric plant，Anning 650309，China）

Causes of ion exchange resins contamination were analyzed.Treatment and preventive measures for ion exchange resins contaminated by calcium，iron and organicmatter were proposed

ion exchange resin；contamination；calcium；organics；iron

TQ425

A

1004-275X（2015）03-0059-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.017

收稿：2015-02-04

唐杰林（1981-），男，重庆人，工程师，从事水处理技术工作。