王贇，夏蓮君
（河南省中原大化集團(tuán)公司，濮陽(yáng) 450000） 摘要：強(qiáng)堿陰樹(shù)脂易受水中有機(jī)物的污染，使樹(shù)脂提前失效。采用出水水質(zhì)曲線判斷法和污染指數(shù)判斷法可確定樹(shù)脂是否被污染，從而有效地保證了離子交換水的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：陰樹(shù)脂；水處理；離子交換
中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.26
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1009-2455(2000)04-0010-02
前言 強(qiáng)堿陰樹(shù)脂作為水處理系統(tǒng)普遍采用的一種離子交換劑，在使用過(guò)程中易受有機(jī)物污染，出現(xiàn)工交下降，酸、堿消耗增加，壽命縮短，更換補(bǔ)充頻繁，年補(bǔ)充率比其它種類(lèi)樹(shù)脂高出20%～40%[1]。近來(lái)，河南省中原大化集團(tuán)供水廠復(fù)床樹(shù)脂在使用過(guò)程中明顯表現(xiàn)出水體污染對(duì)陰樹(shù)脂的影響，如出水平均硅含量增大，由前幾年的復(fù)床出水硅平均5 μg/L上升到14.5μg/L，樹(shù)脂周期制水批量下降。1989年開(kāi)車(chē)至今強(qiáng)堿陰樹(shù)脂已更換過(guò)三次，年補(bǔ)充率為35%，造成這一問(wèn)題的主要原因就是強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂易被有機(jī)物污染。 1 污染表現(xiàn)及機(jī)理 強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂受有機(jī)物污染后顏色變深，黃色或乳白色變?yōu)樯钭厣蚝谏鏊|(zhì)惡化，常表現(xiàn)為電導(dǎo)率升高，漏硅量增大，pH值降低，周期制水批量明顯減少，再生正洗水量增大，循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
1.1 凝膠型強(qiáng)堿陰樹(shù)脂的污染特性
凝膠型強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂易受腐植酸或富維酸污染[2]，是由于其高分子骨架屬于苯乙烯系，是憎水性的，而腐植酸或富維酸也是憎水性的，二者之間的凡德華而斯力很強(qiáng)，難以解吸。而且腐植酸或富維酸的分子很大，移動(dòng)緩慢，一旦進(jìn)入樹(shù)脂中，易被卡在里面，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，被卡在樹(shù)脂中的有機(jī)物越來(lái)越多，這些有機(jī)物一方面占據(jù)了陰樹(shù)脂的交換位置，另一方面，有機(jī)物分子上的弱酸基團(tuán)——COOH又起了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用；即在用堿再生陰樹(shù)脂時(shí)，能打破離子間的吸引力，但不能打破凡德華而斯力，并發(fā)生下列交換反應(yīng)：
R′COOH + NaOH→ R′COONa+H2O
在正洗及制水過(guò)程中，又發(fā)生下面的水解反應(yīng)：
R′COONa+H2O→ R′COOH + NaOH
1.2 丙烯酸陰樹(shù)脂的特點(diǎn)
丙烯酸系強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂不含苯環(huán)，其高分子骨架是親水性的，這樣它和有機(jī)物之間的凡德華而斯力很弱，進(jìn)入樹(shù)脂中的有機(jī)物在用堿再生時(shí)能較順利地被解吸出來(lái)。它能更有效地克服有機(jī)物被樹(shù)脂吸著的不可逆傾向，提高了有機(jī)物在樹(shù)脂中的擴(kuò)散性，具有良好的抗有機(jī)物污染能力。
陰樹(shù)脂吸附及洗出有機(jī)物程度表，表1所示： 表1 幾類(lèi)陰樹(shù)脂吸附及洗出有機(jī)物程度| 活性基團(tuán) | 樹(shù)脂骨架 | 吸附有機(jī)物程度 | 洗出有機(jī)物程度 | | 弱堿 | 40%～70% | 90%～100% | | 強(qiáng)堿 | 丙烯酸系 | 50%～90% | 90%～100% | | 強(qiáng)堿 | 苯乙烯系 | 20%～90% | Ⅰ 30%～70% | | Ⅱ 60%～95% | 2 有機(jī)物對(duì)陰樹(shù)脂污染判斷 通過(guò)我廠近幾年來(lái)的運(yùn)行管理，大修對(duì)陰樹(shù)脂試驗(yàn)分析，參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，總結(jié)出以下兩種判斷方法，為大修制定樹(shù)脂工藝處理方案提供了依據(jù)。
2.1 出水水質(zhì)曲線判斷法
強(qiáng)堿凝膠型陰樹(shù)脂一旦受到有機(jī)物污染，利用氫氧化鈉再生時(shí)，氫氧化鈉將被解吸到樹(shù)脂內(nèi)，造成再生后正洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鈉離子泄漏量增加，從出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)曲線來(lái)看，電導(dǎo)率高于正常值，pH值降低，泄硅量增大，由此我們可以根據(jù)出水水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)曲線(見(jiàn)圖1)判斷出強(qiáng)堿性凝膠型樹(shù)脂是否被污染。 
2.2 污染指數(shù)判斷法
用進(jìn)入陰床水的污染指數(shù)來(lái)衡量強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂受污染的程度。所謂污染指數(shù)(N)是指水中有機(jī)物的含量(用mg/LCaCO3來(lái)表示)和總陰離子量(用mg/LCaCO3來(lái)表示)之比；此值越大對(duì)樹(shù)脂的污染就越嚴(yán)重，必要時(shí)對(duì)受有機(jī)物污染的樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇處理。
污染指數(shù)M=水中有機(jī)物量(mg/LCaCO3)/水中總陰離子量(mg/LCaCO3)
N≥5污染嚴(yán)重；
≤N≤5中等污染；
N≤1樹(shù)脂不易受污染。 3 受有機(jī)物污染樹(shù)脂的處理 針對(duì)強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂易受有機(jī)物污染的特點(diǎn)，每年大修時(shí)，詳細(xì)制定出處理方案。處理后效果明顯，復(fù)床制水批量提高，泄硅量下降，再生酸、堿消耗降低，為生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷、長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保證。具體方法如下：
3.1 先采用1.5倍樹(shù)脂體積的10%鹽酸通過(guò)床層30min，通入氮?dú)?5 ～60min攪拌，再用3倍樹(shù)脂體積的純水清洗，最好洗至ｐH＝7～8。
3.2 經(jīng)3.1處理后，用3倍樹(shù)脂體積的10%食鹽水，加2%氫氧化鈉溶液通過(guò)樹(shù)脂床層，停留時(shí)間1h。再通入氮?dú)?5～60min，進(jìn)行攪拌，浸泡12min以后，再用3倍樹(shù)脂體積的純水清洗，最后洗至pH＝7～8。
3.3 用正常再生用量的2倍的氫氧化鈉溶液進(jìn)行徹底再生。 4 有機(jī)物污染的防止 近年來(lái)，隨著黃河水徑流量逐年下降，有機(jī)物污染越來(lái)越重，原水有機(jī)物含量原設(shè)計(jì)時(shí)1.21mg/L，1998年3月份測(cè)得為4.26mg/L，致使陰床出水硅含量偏高，由原來(lái)3mg/L左右升至10mg/L左右，樹(shù)脂周期制水量明顯下降，下降率達(dá)21.2%。1998年大修時(shí)，通過(guò)采取一些有效措施，取得了很好效果。
4.1 樹(shù)脂的選型
陰床上室強(qiáng)堿性樹(shù)脂采用丙烯酸系大孔強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂(D201)代替了苯乙烯系凝膠型強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂。
4.2 加強(qiáng)水的予處理
對(duì)水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造。首先在424a/b生產(chǎn)水池內(nèi)加氯，殺菌滅藻，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行控制，然后在一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)前增設(shè)3臺(tái)活性炭吸附裝置，吸附余氯、懸浮物、機(jī)械雜質(zhì)、有機(jī)生物污泥。防止有機(jī)物、余氯進(jìn)入除鹽系統(tǒng)，污染陰樹(shù)脂。
4.3 管理措施
嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物含量高于4mg/L時(shí)，用地下水進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)陰樹(shù)脂被有機(jī)物污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂批量下降，出水硅含量增大，N≥2時(shí)進(jìn)行體外擦洗復(fù)蘇。 參考文獻(xiàn):
[1]化工部化肥司脫鹽水、爐水調(diào)查組.大化肥廠脫鹽水、爐水管理工作調(diào)查報(bào)告[J].大氮肥,1983,(4):1～35.
[2]李培元,錢(qián)達(dá)中,王蒙聚.鍋爐水處理[M],湖北:科學(xué)技術(shù)出版社.
作者簡(jiǎn)介:
王贇(1967-),男,工程師,電話(0393)4414731-6410 | 
