离子交换树脂绿色工艺研究

王涵博　张明华

【摘要】伴随着社会经济的快速发展，环保技术产业正在发生日新月异的变化，这其中，离子交换树脂工艺正在慢慢融入绿色再生工艺体系，这其中，离子交换水处理技术便是一项非常重要的节能环保技术。本文主要从混床树脂电再生技术和复床树脂电再生技术两方面着手，就离子交换树脂的绿色再生工艺这一课题进行研究。

【关键词】离子交换树脂；绿色再生；电再生；可持续发展

1离子交换水处理技术的发展现状

经过了上百年的技术钻研和发展融合，离子交换水处理技术当前已经逐渐成为以软化和脱盐处理为主的水处理方式。虽然可以用酸碱化学药剂来再生使用离子交换树脂的工作，但是这种再生技术的沿用对环境会造成非常大的负担，所以这个问题迫切需要解决。近几年，伴随着反渗透技术的快速发展，离子交换水处理方式正在被大众所接受，相对于传统工艺，离子交换水处理方式拥有低成本、组合多元化、效率高等优点，自从20世纪末科学家们将电去离子净水技术融入了产业发展，水处理技术与脱盐系统的融合也在日积月累地快速发展着，离子交换水处理技术拥有高效的环保型和自主性，因此在21世纪已然成为主流脱盐技术。

1.1混床树脂电再生技术

混床树脂电再生技术较之混床树脂的化学酸碱再生工艺从根本上简化了操作程序，不用再分离阴、阳树脂，通过高效环保的水力能源进行输送，把混床中的失效树脂运送入体外电再生器，这个过程中，水力输送法不仅仅可以完成了失效树脂的输送，还将再生好的树脂进一步地传送至其他储器内，真正使得树脂电再生实现了流态化的电再生，大大提升了整个工序的效率。

在混床的选择上，不单单可以选择普通混床，还可以选择高速混床，高速混床全称为凝结水经处理用高速混床，较之普通的混床，高速混床可以在120m/h的流速下正常工作。通过水力输送的方法，将失效后的树脂经由树脂再生装置进行再生，然后回输给高速混床进行操作。整个过程的输送系统都不需要有任何的改变，仅需要操作的便是在树脂输送系统中串联进体外电再生器，高效环保，真正实现绿色化工艺操作。

1.2复床树脂电再生技术

复床树脂电再生的工作环境与混床树脂电再生技术略显不同，需要在阳床和阴床两个设备上进行，电再生过程中分理出的阳树脂和陰树脂需要分别放置在阳床和阴床。和混床树脂再生技术相比，复床树脂电再生技术在体外电再生装置上增加了一个双极膜，增添双极膜的目的是为了将数值分为阴、阳两段。工作进程中，因为直流电场的效用，水离子分为了H+和OH-，两种离子分别以不同的形式进入阴、阳离子再生器，进而接触失效树脂的阴、阳端，最后生成H型和OH型电再生树脂。整个复床树脂电再生过程完全避免了一些副反应现象，例如常见的Ca（OH）2和Mg（OH）2沉淀现象。这种沉淀现象的发生主要是因为失效树脂的阳端吸附了水中的Na+、Ca2+和Mg2+，吸附以上离子的阳床树脂一旦混入混床电再生室中，那么H+将会和阳床树脂吸附的离子进行交换，最后与水电离出的OH-发生化学反应，进而发生Ca（OH）2和Mg（OH）2沉淀现象。

2树脂电再生技术的优点

较之传统的化学再生技术，融合了离子交换水处理技术的树脂电再生技术拥有如下优点：

第一，资源消耗上更加环保。树脂化学再生法消耗的是酸碱化学药剂，而树脂电再生法消耗的却是水和电。在能源的使用上，树脂电再生法就要更加环保，贴近绿色再生性质。树脂电再生冲洗失效树脂的方式是水力输送，冲刷后的纯水经过一定的处理还可以进行循环利用，这些纯水一般较之日常生活中所利用的自来水还要纯净，可以利用固定的容器进行储备循环利用。所以，在整个树脂电再生过程中，对于水的消耗近乎于零。另外，树脂电再生法消耗的电能一般在79.9KJ/mol，在电再生法的过程中，水电离需要的耗电量非常少，这极大地促进了电再生法的节能环保功效。树脂化学再生法却是要逊色许多，首先在化学再生的过程中，酸碱的利用效率很难得到保证，为了能够让再生效果达到预期效果，一般都会采用较之正产量多出两倍甚至是三倍的化学再生药剂。如此经过各方计算，树脂化学再生法的耗能较之树脂电再生法要高出许多。

第二，环境污染更小。树脂电再生法较之树脂化学再生法要更加环保，树脂化学再生法排放出来的废物酸碱一经进入河流或者自然环境中，会对当地的生态环境非常严重的影响。而树脂电再生法整个过程基本上都没有废物排放，更谈不上对环境造成任何污染，因此也不会影响到整个生态环境的可持续发展。

第三，经济效益更高。树脂电再生法之所以在21世纪被环保产业广泛应用，一方面是因为树脂电再生法的低污染，另一方面也是因为树脂电再生法较之树脂化学再生法拥有更高的经济效益。首先在成本消耗上，树脂电再生法百年能够节约更多的投资成本，仅仅需要负担少量的电费和水费；其次，在生态污染罚款上，树脂电再生法又能够为企业省去不少的费用。经过初步估算，树脂电再生法节约的企业成本一年可以在300万元上下。

参考文献

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[2]赵英，路光杰，尹连庆，杨超.双极膜电再生离子交换树脂的试验研究[J].华北电力大学学报.2013（01）

[3] 赵英，路光杰，尹连庆.火电厂离子交换树脂电再生可行性探讨[J].电力科学与工程.2012（04）

[4]王方.离子交换树脂的电再生法[J].膜科学与技术.2012（06）