离子交换器运行中的问题及措施

白小峰 赵静 瞿宏

摘要：本文主要从生产中影响离子交换器的几个因素出发，找出原因，并针对原因制定出措施，从而延长离子交换器的运行周期，提高周期制水量，降低了装置的酸碱消耗，同时减少再生使用的一级脱盐水，降低装置的水耗，从而增加了装置的经济效益。

关键词：离子交换器  延长周期  制定对策

一、装置简介

兰州石化公司900t/h脱盐水装置采用絮凝沉降过滤技术、纤维球过滤技术、树脂离子交换技术，1976年建成投用。2006年过滤水生产能力达1600t/h，一级脱盐水生产能力达900t/h，二级脱盐水生产能力达820t/h。装置由澄清池、虹吸滤池、换热器、过滤器、阴阳离子交换器、混合离子交换器、树脂体外清洗罐、氢离子交换器、贮罐机泵组成。控制系统采用法国施耐德公司ModiconPLC仪表控制。装置水源来自水厂经混凝、沉淀和过滤的工业水。水处理系统共有7台阳床、4台除碳器、6台阴床和8台混床，最大设计制水量为820t/h二级脱盐水。

二、原理

水中所含的各种离子，因为树脂对它们具有不同的选择性系数，所以它们在离子交换柱上会发生离子间的互相排代作用，其排代关系与溶液中的离子组成和树脂中各种离子所占的比例有关。当含有多种离子的水溶液通过氢离子交换柱时，其主要规律为被交换离子在交换柱中的分布，是按照它被交换树脂吸着能力的大小，沿水流方向分布的。最上部是吸着能力最大的离子，下面为吸着能力小的离子。

在实际应用中，由于在离子交换器内横断面上的各个部位再生程度的差异和运行中水力特性的不均匀等因素的影响，各层的断面不是水平的，而是互相交错的。所以，上述离子排代现象，只是大致符合上述规律。

阳、阴离子交换树脂主要用于水的软化处理，其原理是将其本身具有的离子同水中同型号的离子相互交换，以净化水质。树脂失效后可通过酸、碱进行再生，从而可反复使用。900t/h脱盐水装置的离子交换器有固定床和浮动床两种类型，其中阳床采用逆流顶压再生，阴床采用逆流非顶压再生。

三、存在的问题

近年来装置的阳、阴离子交换器周期制水量逐年下降，且随季节变化波动大，在冬季水温低时，阳、阴离子交换器周期制水量只有1

600～1800t，降到了全年最低值。针对这种情况进行了原因分析，发现以下问题。

1.树脂经过10多年的运行，交换功能基团降阶现象严重，阳、阴床的离子交换树脂都已超过了国家报废标准;树脂的交换效率和能力也在不断地下降。

2.离子交换树脂受有机物和铁污染严重;经过长期的使用，水中的部分有机物粘附在树脂表面，从而形成一个无形的包裹层，阻碍了离子之间的交换。

3.离子交换树脂活性受水温影响较大，水温高的时候树脂的交换效率较高，熟知的活性也高。反之树脂活性低，交换效率低。

4.树脂交换功能受再生剂所含杂质影响较大。再生剂杂质多对再生效果不好。

四、采取的措施

4.1更换、复苏离子交换树脂

针对离子交换树脂存在的问题，车间按计划更换了超标的陽床和阴床离子交换树脂。并对离子交换树脂进行了复苏处理。

（1）铁离子污染的复苏

将离子交换器内的树脂移入树脂清洗罐中，进行充分清洗，至出水澄清为止。将树脂再移回离子交换器内，用约二倍树脂体积的10%食盐水浸泡树脂24h，浸泡后回收食盐水至清洗罐。打开进水门和正排门，用水擦洗交换器内的树脂2h后，关闭交换器所有阀门，静置10min。然后，利用再生系统将配制好的10%盐酸溶液输送到离子交换器内，接触并浸泡树脂24h，浸泡过程中利用压缩空气进行交换器内搅拌，以利于除去树脂内部积结的铁。

（2）有机物污染的复苏

树脂除铁结束后，浸泡和正洗交换器至出水近中性，用再生系统将配制好的12%NaCl和4%NaOH混合溶液输送到离子交换器内，接触并浸泡树脂8h，浸泡过程中利用压缩空气进行交换器内搅拌，以利于除去有机物。然后打开正排门，排掉废液，再用12%NaCl和4% NaOH混合溶液静态浸泡16h，经试验及分析，树脂复苏达到了满意的效果。

4.2提高离子交换器进水水温

多年来离子交换器周期制水量随季节变化，呈现夏季高冬季低的现象，其原因主要是水温对离子交换树脂功能活性的影响。冬季由于来水水温较低，采用换热器加热来提高阳床的进水温度，以此来提高阳床的交换能力。

4.3提高离子交换器再生液温度

冬季时由于气温过低，液碱很容易在管道内结晶，与阴离子交换树脂进行置换的化学反应速度慢，再生效果很不理想。因此，采取了冬季阴床和混床再生时，酸碱站的液碱温度经加热盘管加热后送至高位槽，并在计量室做好保温工作。控制高位碱槽内液碱温度在35～40℃范围内。

五、结束语

延长离子交换器的运行周期，不仅可以提高床子的运行周期，提高周期制水量，还可以降低酸碱消耗，同时减少再生所排放的一级水，降低装置的水耗，从而增加了装置的经济效益。