李靖安
（淮化集團(tuán)有限公司 熱電車間技術(shù)組，安徽 淮南 232038)

　　摘要： 陽離子交換樹脂的再生劑通常采用鹽酸，較少采用硝酸。用3％-5％稀硝酸液(鎂尾水)取代30％工業(yè)鹽酸作為再生劑對陽離子交換樹脂進(jìn)行再生，控制再生劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.4％，流速為6m／h，再生時(shí)間為3 h；再生后的陽浮床出水水質(zhì)、運(yùn)行周期和周期制水量與用鹽酸再生的陽浮床相比差別不大。
　　關(guān)鍵詞：陽離子交換樹脂；浮床離子交換器；再生劑；脫鹽水
　　中圖分類號：TQ028.3　　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)05—0026—02

1 陽離子交換樹脂的再生

　　浮動床離子交換器是近年來在固定床離子交換水處理設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)展的新型床型，該類床型大大提高了離子交換器中交換劑的利用率和設(shè)備出力，改善了出水水質(zhì)，降低了運(yùn)行費(fèi)用，我公司熱電廠于2000年投入使用了陰、陽浮動床離子交換器這一新型離子交換器使用于450t/h脫鹽水系統(tǒng)，其中陽浮動床離子交換器中裝有H型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，當(dāng)陽浮動床失效后，使用30%鹽酸溶液稀釋后作為再生劑進(jìn)行再生。
　　根據(jù)陽離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)，陽離子交換樹脂的離子交換反應(yīng)方程式是可逆的化學(xué)反應(yīng)：
　　
　　式中R代表陽樹脂交換基團(tuán)。
　　陽離子交換樹脂失效后，可使用強(qiáng)酸性溶液中的H⁺離子進(jìn)行再生，用H⁺置換Ca²⁺，Mg²⁺離子以恢復(fù)陽離子交換樹脂的交換性能，理論上硝酸溶液中的H⁺也能置換Ca²⁺，Mg²⁺離子，可作為陽離子交換樹脂的再生劑，但我國使用的陽離子交換樹脂再生劑一般為30％工業(yè)鹽酸，而不使用硝酸，主要有兩個(gè)原因：一是從經(jīng)濟(jì)因素說，使用硝酸的費(fèi)用較鹽酸費(fèi)用高；二是硝酸具有強(qiáng)氧化性，陽離子交換樹脂易受氧化，導(dǎo)致樹脂結(jié)構(gòu)中鏈斷裂或交換基團(tuán)被破壞，樹脂交換能力顯著降低，顏色變深、變暗，樹脂易破碎，造成陽離子交換樹脂工作交換容量下降，制水量下降，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。因此國內(nèi)廠家選用再生劑時(shí)多數(shù)使用30％32業(yè)鹽酸，而不提倡使用硝酸。
　　目前國內(nèi)僅少數(shù)廠家使用硝酸作為再生劑，我公司就是其中之一。由于我公司于2002年投人一套間硝生產(chǎn)設(shè)備(用硝酸鎂將50％-60％稀硝酸生產(chǎn)為98％的濃硝酸)，生產(chǎn)過程中會副產(chǎn)3％-5％稀硝酸廢液(廢液中無雜質(zhì))，俗稱鎂尾水，此廢液如果外排需加入適量堿液中和，若將此廢液作為陽離子交換樹脂的再生劑不但可以每年節(jié)省外購鹽酸費(fèi)用180萬元，同時(shí)可以不用外排，減少環(huán)境污染，還可以節(jié)省外排時(shí)加堿液中和所需費(fèi)用20多萬元。
　　選用硝酸作為再生劑時(shí)，資料介紹必須嚴(yán)格控制再生時(shí)硝酸液的濃度及流速。為此，2002年我公司與東北電力學(xué)院及徐州水處理技術(shù)研究所合作對硝酸作為再生劑時(shí)濃度的控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2％-2.5％，流速在5-8 m／h時(shí)可以最大限度的防止因陽離子交換樹脂受氧化而造成的不良后果，并保證離子交換樹脂的交換容量不受影響。

2 用硝酸作再生劑的再生方法

　　根據(jù)陽離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)，硝酸作為再生劑進(jìn)行再生時(shí)，為防止硝酸的強(qiáng)氧化性對陽離子交換樹脂造成損壞，一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)宜控制在2％-2.5％，流速在5-8 m／h，同時(shí)為確保陽浮動床離子交換器的運(yùn)行周期，出水水質(zhì)，再生劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在2.4％-2.5％。我廠陽浮動床內(nèi)陽離子交換樹脂的工作交換容量在800mol／m³ 左右，陽離子交換樹脂裝填量在21.5 t，濕視密度在0.8 g／mL，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每次用酸量：
　　
　　因浮動床在再生時(shí)再生劑的用量應(yīng)為理論計(jì)算量的2-3倍，因此實(shí)際用酸量：1.524×2=3.048 t。
　　陽浮動床再生時(shí)再生流速為6 m／h，陽離子交換器為φ3000mm，通流面積約7 m²，則流量為6×7=42 m³／h，再生劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4％，則再生時(shí)間約為3h。

3 設(shè)備的改造

　　原再生劑管路用的不銹鋼材質(zhì)耐硝酸腐蝕，所以沒有更換，為控制好再生劑流量，在酸噴射器后增加了DNl00浮子流量計(jì)，量程為0-60t／h。
　　原φ3000陽浮床內(nèi)壁襯雙層δ=3mm橡膠，因?yàn)橄鹉z在硝酸的強(qiáng)氧化性作用下易老化開裂，失去防腐作用，為此采用了徐州水處理技術(shù)研究所的專利技術(shù)，對4臺陽浮床內(nèi)壁進(jìn)行特殊抗氧化處理，涂刷了抗硝酸涂料。

4 效果對比

　　經(jīng)過一個(gè)多月的再生調(diào)試，再生后陽浮動床運(yùn)行效果較好，分別用鹽酸、硝酸作為再生劑，再生后效果及再生劑費(fèi)用對比(進(jìn)水水質(zhì)相同的情況下)見表1。

表1 硝酸與鹽酸的再生效果及費(fèi)用對比

再生劑出水水質(zhì)ρ（Na+)/(μg·L^-1)運(yùn)行周期/h周期制水量/t再生劑費(fèi)用/元 鹽酸10左右3563902400 硝酸10左右3259950

　　 我廠使用硝酸為再生劑一年多來，樹脂破碎率較以前來說變化不大，略有所提高，樹脂消耗每年補(bǔ)充量較以前增加5 t左右，每噸陽樹脂在5000—6000元，則每年樹脂補(bǔ)充費(fèi)用增加3萬元，但與我廠每年節(jié)省的再生費(fèi)用來說，還是有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

　　硝酸再生的陽浮床與鹽酸再生的陽浮床相比，再生效果相差不多，運(yùn)行周期差3 h左右，周期制水量相差400t左右，硝酸再生后運(yùn)行效果較好。硝酸作為再生劑是可行的，使用硝酸為再生劑時(shí)，必須嚴(yán)格控制再生劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2％-2.5％之間，如超過2.5％，陽樹脂易被氧化，造成陽浮床運(yùn)行周期短，出水水質(zhì)不穩(wěn)定等不良后果。

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作者簡介：李靖安(1969—)，男，安徽淮南人，工程師，大學(xué)本 科，學(xué)士學(xué)位，昆明理丁大學(xué)熱能工程專業(yè)88級，電話(0554) 2692896。