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離子交換樹脂“鐵中毒”的處理

發布時間:2017/08/02

  離子交換樹脂具有化學穩定性好,機械強度高,交換能力大等優點,因而在電站鍋爐、工業鍋爐用水處理及除鹽水、純凈水的生產中,得到了廣泛應用。但樹脂在使用過程中,由于受到有害雜質(如鐵化物、有機物等)的污染,就會發生樹脂“中毒”事故。如果不及時采取合理措施使其復蘇,就有可能造成樹脂失效,甚至報廢。樹脂“中毒”以鐵“中毒”現象最為常見。我們多年的生產實踐,對這種樹脂鐵“中毒”事故的處理方法及預防措施。離子交換樹脂表面被鐵化物覆蓋或樹脂內部的交換孔道被鐵雜質等堵塞,使樹脂的工作交換容量和再生交換容量明顯降低,但樹脂結構無變化,這種現象叫樹脂的鐵“中毒”。
  1、 污染原因分析:
  造成樹脂鐵“中毒”的原因主要有4方面:
 ?、偎词呛F量高的地下水或被鐵污染的地表水;
 ?、谶M水管道或交換器內部被腐蝕產生了鐵化物;
 ?、墼偕鷦┲泻需F雜質;
 ?、芩泻写蠓肿佑袡C物。
  陽樹脂的鐵“中毒”一般只發生在以食鹽為再生劑的軟化水過程中,主要有兩種情況,一種是當鐵以膠態或懸浮鐵化物的形式進入鈉離子交換器后,被樹脂吸附,并在樹脂表面形成一層鐵化物的覆蓋層,阻止了水中的離子與樹脂進行有效接觸;另一種是鐵以Fe2+形式進入交換器,與樹脂進行交換反應,使Fe2+占據在交換位置上,因Fe2+很容易被氧化成高價鐵化物,沉積在樹脂內部,堵塞了交換孔道。
  陰樹脂發生鐵“中毒” 的主要原因也有以下兩種:
  一是再生陰樹脂的堿純度達不到規定標準,特別是液態堿中含有鐵的化合物較多時,更容易使陰樹脂中毒;
  二是水中含有大分子有機物時,容易與鐵形成螯合物(即有機鐵),它可以與強堿性陰樹脂進行交換反應,集結在交換基團的位置上,堵塞樹脂的交換孔道,使交換容量和再生容量下降,再生效率降低,再生劑與清洗水耗量增加,進一步導致樹脂鐵“中毒”。
  2 、污染鑒別方法
  2.1 外觀顏色鑒別
  發生鐵“中毒”的樹脂,從外觀上看,顏色由透明的黃色(陽樹脂)或乳白色(陰樹脂)明顯變深,嚴重者甚至呈黑色。
  2.2 試驗鑒別
  通過測定水的含鐵量來判定樹脂鐵“中毒”的程度,這是一種較為準確的方法[1]。方法如下:
  將“中毒”樹脂用清水洗凈,浸泡在10%的食鹽水中再生約30min,傾去鹽水再用蒸餾水(或除鹽水)洗滌2~3次,從中取出一部分樹脂放入試管或玻璃瓶中,隨后加入6mol/L的鹽酸(體積約為樹脂的2倍),蓋嚴振蕩15min后,然后取出酸液注入另一潔凈試管中,滴入飽和的亞鐵氰化鉀溶液,從試液生成普魯士藍的顏色深淺(由淡藍色至棕黑色),可以判斷樹脂鐵“中毒”的程度。
  需要說明的是,有的單位只用測定樹脂交換容量的方法來判斷樹脂是否鐵“中毒”,這是不準確的。因為鐵“中毒”僅僅降低了樹脂的工作交換容量,而對全交換容量幾乎沒有影響。
  3 復蘇處理方法
  由于鐵“中毒”樹脂經過適當的處理,可以恢復其交換能力,所以樹脂發生鐵“中毒”后,應及時正確處理,否則會增加樹脂破損的可能性,導致樹脂報廢。鐵“中毒”樹脂的復蘇方法主要有以下三種,現比較如下:
  3.1 鹽酸復蘇法
  機理:強酸性樹脂對陽離子的選擇順序為:
  Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+
  在鐵“中毒”樹脂中加入10%的鹽酸后,鹽酸將樹脂表面或凝膠孔內的膠態Fe2O3?XH2O 溶解成Fe3+,同時鹽酸中的H+與樹脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+發生交換,使樹脂逐步轉成氫型,投入運行前再轉化成鈉型。此法簡單易行。但在實際應用中,要想充分復蘇鐵“中毒” 樹脂,必須將鹽酸的濃度加大到10%以上,這樣既增加了處理費用,也易損壞交換器的防腐層。
  3.2 鹽酸-食鹽復蘇法
  機理:將4%的鹽酸和4%的食鹽溶液加入“鐵中毒”樹脂中,充分浸泡。鹽酸的主要作用是溶解Fe2O3?XH2O。食鹽中的Na+連同鹽酸中的H+和樹脂上的Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+進行交換,使樹脂逐步轉變成氫鈉混合型,投入運行前再生轉換成鈉型即可。此法是一種較常用的方法。但也存在著鹽酸和食鹽用量大,耗時長,復蘇處理不徹底等缺點。
  3.3 鹽酸-食鹽-亞硫酸鈉復蘇法
  機理:將4%的鹽酸、4%的食鹽和0.08%的亞硫酸鈉混合液加入鐵“中毒”樹脂中充分浸泡。鹽酸和食鹽的作用同上。Na2SO3 中的SO32-把Fe3+還原成Fe2+,從而減少樹脂對Fe3+的結合,且反應生成的H+又能促進Fe2O3?XH2O 的溶解,
  反應式為:SO32-+2Fe3++H2O≒SO42-+Fe2++2H+
  最后再將氫鈉混合型樹脂轉化為鈉型樹脂即可投入使用。需要注意的是,Na2SO3 濃度應由實驗確定,一般不應大于0.1%,因為Na2SO3 濃度過高,易產生SO2 氣體,再者產物SO42-濃度增大,會產生CaSO4 沉淀。
  實踐證明,用這種方法處理鐵“中毒”樹脂,復蘇劑耗量少,耗時短,且復蘇劑中鹽酸濃度低,對交換器腐蝕性較小,復蘇效果較好,是一種較理想的處理方法。
  4、預防措施
 ?、俸F地下水必須進行必要的除鐵處理后,方可進入交換器。常用的除鐵方法有:曝氣除鐵法、錳砂過濾除鐵法等。
 ?、谥苯右陨罹蜃詠硭疄樗磿r,應在陽床進水泵前設置過濾器性產純凈水時,進水管道應采用不銹鋼管道或其它不含鐵元素的管道,以防流水將一些鐵的腐蝕產物帶進交換器。
 ?、奂訌娝幚碓O備及管道的防腐工作。定期檢查交換器內部再生裝置及防腐層,發現損傷應及時處理。鹽液輸送管道要采用不銹鋼管,防止管道腐蝕產生鐵化合物,污染樹脂。

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