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樹脂發生污染后的處理方法有哪些 離子交換樹脂如何處理污染物

2020-11-06
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作者:埃爾派
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字體大小: 12 14 16
樹脂通常是指受熱后有軟化或熔融范圍,軟化時在外力作用下有流動傾向,常溫下是固態、半固態,有時也可以是液態的有機聚合物。廣義上的定義,可以作為塑料制品加工原料的任何高分子化合物都稱為樹脂。...

樹脂通常是指受熱后有軟化或熔融范圍,軟化時在外力作用下有流動傾向,常溫下是固態、半固態,有時也可以是液態的有機聚合物。廣義上的定義,可以作為塑料制品加工原料的任何高分子化合物都稱為樹脂。

相對分子量不確定但通常較高,常溫下呈固態、中固態、假固態,有時也可以是液態的有機物質。具有軟化或熔融溫度范圍,在外力作用下有流動傾向,破裂時常呈貝殼狀。廣義上是指用作塑料基材的聚合物或預聚物。一般不溶于水,能溶于有機溶劑。按來源可分為天然樹脂和合成樹脂;按其加工行為不同的特點又有熱塑性樹脂和熱固性樹脂之分。

樹脂有天然樹脂和合成樹脂之分。天然樹脂是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質,如松香、琥珀、蟲膠等。合成樹脂是指由簡單有機物經化學合成或某些天然產物經化學反應而得到的樹脂產物,如酚醛樹脂、聚氯乙烯樹脂等,其中合成樹脂是塑料的主要成分。

一、懸浮物的污堵及處理:

原水中的懸浮物會堵塞樹脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運行壓降,也會覆蓋在樹脂顆粒的表面,因而降低樹脂的工作交換容量。

為防止懸浮物的污堵,主要是加強對原水的預處理,以降低水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數和時間或使用壓縮空氣擦洗等方法。

常用化學除鹽系統對進水懸浮物的要求一般如下:

化學除鹽單元懸浮物(mg/L)強酸陽(順流再生)<5強酸陽(對流再生)<2強酸陽(浮床)<2強酸陽(順流)→強酸陽(浮床)<5陽雙層床、雙室床<2陽雙室浮床<2弱酸陽(順流)→強酸陽(順流)<5弱酸陽(順流)→強酸陽(浮床)<5

二、鐵的污染及處理:

陽、陰樹脂都可能發生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色,嚴重時可以變為黑色。一般情況下,每100g樹脂中的含鐵量超過150mg時,就應進行處理。鐵的存在會加速陰樹脂的降解。

陽樹脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被樹脂吸收以后,部分被氧化為Fe3+,再生時不能完全被H+交換出來,因而滯留于樹脂中造成鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時,部分礬花帶入陽床,過濾作用使之積聚在樹脂層表面,再生時,酸液溶解了礬花,使之成為Fe3+,部分被陽樹脂所吸收,造成鐵的污染。工業鹽酸中的大量Fe3+,也會對樹脂造成一定的鐵污染。用于鈉離子交換的陽樹脂更容易受到鐵的污染。

陰樹脂中的鐵含量有時會比陽樹脂的大許多倍。陰樹脂的鐵主要來源于再生液。一般隔膜法生產的燒堿,其中含有0.01%~0.03%的Fe2O3,同時,還含有6~7mg/L的NaClO3。這樣的燒堿在貯存和輸送過程中與鐵容器、管道(無防腐層)接觸,將生成高鐵酸鹽(FeO4)。高鐵酸鹽隨堿液進入陰床后,因pH值的降低,將發生分解,其反應式如下:

2FeO42-+10H+→2Fe3++2/3O2+5H2O

Fe3+進一步生成Fe(OH)3,附著于陰樹脂顆粒上,造成鐵的污染。

樹脂遭受鐵的污染以后,在一般的再生過程中不能除去,必須用鹽酸進行清洗。

常用的清洗方法是用10%HCl溶液,在進行此方法前,必須檢查交換器設備的耐腐蝕性能,否則須用加抑制劑的鹽酸。

將相當于樹脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹脂床頂部進入(要考慮到樹脂床內的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹脂床底部疏出相當于床內殘余存水的水量,將溶液攪拌,并與樹脂接觸12小時。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質,再將樹脂床再生后即可投運。

防止樹脂發生鐵污染的措施有:

1.減少陽床進水的含鐵量。對含鐵量高的地下水應先經過曝氣處理及錳砂過濾除鐵。對含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時,應添加堿性藥劑,如Ca(OH)2或NaOH,提高水的pH值,防止鐵離子帶入陽床。

2.對輸送高含鐵量原水的管道及貯槽應考慮采取必要的防腐措施,以減少原水的鐵含量。

3.陰床再生用燒堿的貯槽及輸送管道應采取襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。

4.當樹脂的含鐵量超過150g/gR時,應進行酸洗。

三、硫酸鈣的污染及處理:

使用硫酸再生鈣型陽樹脂時,如果再生液的濃度過高,或流速過慢,在靠近樹脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度超過CaSO4的溶度積就會產生CaSO4沉淀,并附在樹脂顆粒上,不僅再生后清洗困難,洗出液中總有硬度,影響離子交換反應的進行,運行中還會溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽床的交換量。

硫酸鈣在25℃時的溶度積為2000ppm,隨溫度增高溶解度減小,因此很難除去。

防止硫酸鈣沉淀的措施,一是降低再生液硫酸的濃度,二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法,使再生液濃度逐步加大,再生流速逐步減慢。

一旦發現樹脂中與硫酸鈣沉淀時,目前最常用的方法是先以大量軟水進行反洗,然后再用~10%HCl(3個床體積)以2.0L/h/L反復清洗,但須注意HCl及硫酸鈣的溶解速度很慢,因此須多次清洗。

另一方法是用EDTA鈉鹽,但價格很高,且是放熱反應,使用時須注意。

四、硅的污染及處理:

硅化合物污染發生在強堿陰離子交換器中,尤其是在強、弱型陰樹脂聯合應用的設備和系統中,其結果往往導致陰離子交換器除硅效率下降。

陰床的強堿樹脂再生不當、失效的樹脂未及時再生或陰樹脂再生不徹底,會發生硅酸在樹脂顆粒內部聚合的現象,而難以再生,這種現象是硅在樹脂內的積聚,不屬于硅的污染。硅的污染是指再生過程中,已從樹脂上再生出來的硅酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以膠體狀態析出,嚴重時再生液可以變成膠凍狀,被覆于樹脂表面,影響樹脂的交換容量,并造成出水SiO2含量增高。

順流再生固定床和移動床一般不會發生硅的污染。硅的污染主要發生于原水中硅的含量與總陰離子含量(不包括堿度)比值高的對流再生單床,尤其是在弱、強型陰離子交換樹脂聯合應用的設備和系統中。

清洗二氧化硅污染可用燒堿,建議用量為130~160g/L,濃度為2.0%,處理溫度為50℃~60℃。樹脂床須先浸泡,如條件不允許,可將溶液以2個床體積/小時的流速通過樹脂床,這方法的關鍵是保持較高溫度及接觸時間。

防止硅污染的主要措施有:

1.陰床失效后要及時再生,不在失效態備用。

2.再生堿液應加熱,Ⅰ型樹脂不高于40℃,Ⅱ型樹脂不高于35℃。

3.降低再生液的濃度至2%NaOH。

4.再生液的流速不低于5m/h,但應保持進再生液的時間不少于30min。

5.聯合應用系統中要從設計上保證弱型樹脂先失效。

五、油的污染及處理:

礦物油對樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面,造成樹脂微孔的污堵,致使樹脂交換容量降低,周期制水量明顯減少。

礦物油的來源有:

■滲入地下的礦物油隨原水帶入交換器。

■使用蒸汽混合加熱原水時,油隨蒸汽帶入原水。

■燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當油壓高于蒸汽壓力時,重油(或原油)漏入蒸汽,經過凝氣器進入凝結水除鹽系統。

■煉油廠或化工廠生產流程中的油通過蒸汽系統漏入原水。化學除鹽設備進水中含油量為0.5mg/L時,幾個月內即可出現樹脂被油污染的現象。

處理油污染樹脂的方法:

首先,應迅速查明油的來源,排除故障,防止油的繼續漏入。必要時,應清理設備內積存的油污。輕微污染的樹脂不一定需要處理,可以在多次再生中逐漸恢復其交換容量。嚴重污染的樹脂,應通過小型試驗,選擇適當的處理方法。

1.用NaOH溶液循環清洗

使用38~40℃的8%~9%NaOH溶液,從堿箱(約10m3)經過陰床、陽床后,再回到堿箱循環清洗(具體時間由小型試驗確定),并補充NaOH溶液,保持溶液濃度,利用NaOH對礦物油的乳化作用,清除油污。

2.用溶劑清洗

可以使用石油醚或200號溶劑汽油對樹脂進行清洗,清洗過程中要嚴密防火。

3.使用溶劑與表面活性劑聯合清洗

使用樹脂體積20%的200號溶劑汽油和TX-10(非離子型,全名為聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交換器后,保持溫度45~50℃,用無油壓縮空氣攪拌并擦洗,30min后再加入200kgTX-10表面活性劑,繼續攪拌,使油乳化。最后,從交換器頂部進水,將乳化液從底部排出,至沖洗干凈為止。

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