在離子交換水處理系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,各種離子交換樹脂常常會漸漸改變其性能。原因有二:一是樹脂的本質(zhì)改變了,即其化學(xué)結(jié)構(gòu)受到破壞;二是受到外來雜質(zhì)的污染。
由前一種情況所造成樹脂性能的改變,是無法恢復(fù)的;由后一種情況所造成樹脂性能的改變,則可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?,清除這些污物,從而使樹脂性能復(fù)原或有所改進(jìn)。
一:變質(zhì)
陽樹脂在應(yīng)用中變質(zhì)的主要原因是由于水中有氧化劑,如游離氯、硝酸根等。當(dāng)溫度高時(shí),樹脂受氧化劑的侵蝕更為嚴(yán)重,若水中有重金屬離子,因其能起催化作用,致使樹脂加速變質(zhì)。
陽樹脂氧化后發(fā)生的現(xiàn)象為:顏色變淺,樹脂體積變大,因此易碎和體積交換容量降低,但質(zhì)量交換容量變化不大。由于設(shè)備中樹脂上下層與進(jìn)水接觸先后順序不同,受侵害的程度也不同,當(dāng)水下流時(shí),上層樹脂首先與含氧化劑的水接觸,所以遭受侵害的程度最大。
實(shí)踐證明,強(qiáng)酸性H型樹脂受侵害的程度最為強(qiáng)烈,如當(dāng)進(jìn)水中含有0.5mg/L Cl2時(shí),只要運(yùn)行4~6個(gè)月,樹脂就有顯著的變質(zhì)。而且由于樹脂顆粒變小,使水通過樹脂層的壓力損失明顯增大。磺酸基陽樹脂的碳鏈氧化斷裂產(chǎn)物(有些是含磺酸基的苯乙烯聚合物),由樹脂上脫落下來以后,變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)。這些可溶性物質(zhì)中還會有弱酸基,因此當(dāng)這隨水流入陰離子交換器時(shí),首先被陰樹脂吸著,吸著不完全時(shí),就留在陰離子交換器的出水中,使水質(zhì)降低。除去水中游離氯,常用兩種方法,一種是用活性炭過濾,另一種是投加亞硫酸鈉。
大孔強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂,在抗氧化性和機(jī)械強(qiáng)度方面都比較好,而交換容量、再生效率、漏鈉量均與凝膠型樹脂相差不多。
二:污染
陽樹脂會受到進(jìn)水中的懸浮物、鐵、鋁、硫酸鈣、油脂類等物質(zhì)的污染。在除鹽系統(tǒng)中用的陽樹脂受鐵、鋁污染的可能性很少,因?yàn)橐运嶙髟偕鷦┠芎芎玫厝芙夂颓宄翳F、鋁的沉積物。但在軟化水系統(tǒng)中的陽樹脂,會在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)被這類物質(zhì)所污染,因?yàn)橛檬雏}作再生劑有能從樹脂表面有效地清除鐵、鋁沉積物,而只能除掉小部分已經(jīng)交換到陽樹脂上的鐵和鋁離子。采用硫酸作再生劑時(shí),可能會有硫酸鈣沉積在樹脂表面。
空氣擦拭法
從顯微鏡下能看出樹脂表面有沉積物時(shí),可采用空氣擦洗除去。由于交換器樹脂層底部通常都沒有設(shè)置壓縮空氣分配系統(tǒng),壓縮空氣擦洗可用內(nèi)徑為20~45mm的塑料硬管做成空氣槍,以軟管連接到壓縮空氣氣源上進(jìn)行。具體作法是:先將交換器的水位降到樹脂層降到樹脂層表面上300~400mm處,將空氣槍插到樹脂層底部,控制一定的空氣壓力和氣量,使樹脂強(qiáng)烈攪動;10~15min后停氣用水反洗,以除去擦下來的污染雜質(zhì)。這樣反復(fù)進(jìn)行擦洗和反洗,直到反洗排水清晰為止。
酸洗法
對那些不能用空氣擦洗法除去的物質(zhì),如Fe3+、Al3+、CaCO3、Mg(OH)2,可用鹽酸進(jìn)行清洗。酸洗前應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),確定酸液濃度(常用2%、5%、10%、20%的濃度)和酸洗時(shí)間。對除鹽系統(tǒng)中所用的陽樹脂,可用原有的再生系統(tǒng),配制所需濃度的酸液進(jìn)行酸洗;對于軟化系統(tǒng)中所用的樹脂,必須將樹脂轉(zhuǎn)移到能耐鹽酸的設(shè)備中進(jìn)行酸洗。為防止酸液被稀釋影響酸洗效果,酸洗前應(yīng)先將交換器或設(shè)備中的水位降到樹脂層表面上200~300mm處,然后進(jìn)酸浸泡或低流速循環(huán),也可以二者交替進(jìn)行。
采用酸液浸泡方式酸洗時(shí),可以通過壓縮空氣攪拌。受硫酸鈣沉淀污染的陽樹脂可用EDTA稀溶液清洗。
堿洗法
潤滑油、脂類及蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì),經(jīng)常存在于地面水中,當(dāng)進(jìn)入陽離子交換樹脂層時(shí),在樹脂表面形成一層油膜,嚴(yán)重影響樹脂的工藝性能,出現(xiàn)樹脂層結(jié)塊,樹脂密度減小等不正?,F(xiàn)象。此類受污染樹脂的特征主要是樹脂顏色變黑,極易與陽樹脂受鐵污染后變黑相混淆,可將少量受污染樹脂放入小試管中加入少量水搖動,受此類污染的樹脂會在水面看到“彩虹”現(xiàn)象。受此類污染的陽樹脂,可用加熱到50~60℃的5%的NaOH進(jìn)行堿洗。堿洗可分為3~4次進(jìn)行,每次持續(xù)時(shí)間為4~6h,中間用水沖洗。復(fù)蘇處理的終點(diǎn)可按排出廢堿液的化學(xué)氧量降至100~150 mgO2/L控制。
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