王贇，夏蓮君
（河南省中原大化集團(tuán)公司，濮陽  450000）

　　摘要：強(qiáng)堿陰樹脂易受水中有機(jī)物的污染，使樹脂提前失效。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：陰樹脂；水處理；離子交換
　　中圖分類號(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)充率比其它種類樹脂高出20%～40%^[1]。近來，河南省中原大化集團(tuán)供水廠復(fù)床樹脂在使用過程中明顯表現(xiàn)出水體污染對(duì)陰樹脂的影響，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，樹脂周期制水批量下降。1989年開車至今強(qiáng)堿陰樹脂已更換過三次，年補(bǔ)充率為35%，造成這一問題的主要原因就是強(qiáng)堿性陰樹脂易被有機(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?，出水水質(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)間過長(zhǎng)。
1.1　凝膠型強(qiáng)堿陰樹脂的污染特性
　　凝膠型強(qiáng)堿性陰樹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)入樹脂中，易被卡在里面，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，被卡在樹脂中的有機(jī)物越來越多，這些有機(jī)物一方面占據(jù)了陰樹脂的交換位置，另一方面，有機(jī)物分子上的弱酸基團(tuán)——COOH又起了陽離子交換樹脂的作用；即在用堿再生陰樹脂時(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+H_2O
　　在正洗及制水過程中，又發(fā)生下面的水解反應(yīng)：
　　R′COONa+H_2O→ R′COOH + NaOH
1.2  丙烯酸陰樹脂的特點(diǎn)
　　丙烯酸系強(qiáng)堿性陰樹脂不含苯環(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)入樹脂中的有機(jī)物在用堿再生時(shí)能較順利地被解吸出來。它能更有效地克服有機(jī)物被樹脂吸著的不可逆傾向，提高了有機(jī)物在樹脂中的擴(kuò)散性，具有良好的抗有機(jī)物污染能力。
　　陰樹脂吸附及洗出有機(jī)物程度表，表1所示：

2  有機(jī)物對(duì)陰樹脂污染判斷

　　通過我廠近幾年來的運(yùn)行管理，大修對(duì)陰樹脂試驗(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脂內(nèi)，造成再生后正洗時(shí)間過長(zhǎng)，鈉離子泄漏量增加，從出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)曲線來看，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(見圖1)判斷出強(qiáng)堿性凝膠型樹脂是否被污染。

2.2　污染指數(shù)判斷法
　　用進(jìn)入陰床水的污染指數(shù)來衡量強(qiáng)堿性陰樹脂受污染的程度。所謂污染指數(shù)(N)是指水中有機(jī)物的含量(用mg/LCaCO₃來表示)和總陰離子量(用mg/LCaCO₃來表示)之比；此值越大對(duì)樹脂的污染就越嚴(yán)重，必要時(shí)對(duì)受有機(jī)物污染的樹脂進(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樹脂不易受污染。

3  受有機(jī)物污染樹脂的處理

　　針對(duì)強(qiáng)堿性陰樹脂易受有機(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倍樹脂體積的10%鹽酸通過床層30min，通入氮?dú)?5 ～60min攪拌，再用3倍樹脂體積的純水清洗，最好洗至ｐH＝7～8。
　　3.2　經(jīng)3.1處理后，用3倍樹脂體積的10%食鹽水，加2%氫氧化鈉溶液通過樹脂床層，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，隨著黃河水徑流量逐年下降，有機(jī)物污染越來越重，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3mg/L左右升至10mg/L左右，樹脂周期制水量明顯下降，下降率達(dá)21.2%。1998年大修時(shí)，通過采取一些有效措施，取得了很好效果。
4.1  樹脂的選型
　　陰床上室強(qiáng)堿性樹脂采用丙烯酸系大孔強(qiáng)堿性陰樹脂(D201)代替了苯乙烯系凝膠型強(qiáng)堿性陰樹脂。
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)陰樹脂被有機(jī)物污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)樹脂批量下降，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