離子交換樹脂具有化學(xué)穩(wěn)定性好,機(jī)械強(qiáng)度高,交換能力大等優(yōu)點(diǎn),因而在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐用水處理及除鹽水、純凈水的生產(chǎn)中,得到了廣泛應(yīng)用。但樹脂在使用過程中,由于受到有害雜質(zhì)(如鐵化物、有機(jī)物等)的污染,就會發(fā)生樹脂"中毒"事故。如果不及時(shí)采取合理措施使其復(fù)蘇,就有可能造成樹脂失效,甚至報(bào)廢。樹脂"中毒"以鐵"中毒"現(xiàn)象***為常見。工程技術(shù)人員多年的生產(chǎn)實(shí)踐,對這種樹脂鐵"中毒"事故的處理方法及預(yù)防措施。 何為‘鐵中毒’ 離子交換樹脂表面被鐵化物覆蓋或樹脂內(nèi)部的交換孔道被鐵雜質(zhì)等堵塞,使樹脂的工作交換容量和再生交換容量明顯降低,但樹脂結(jié)構(gòu)無變化,這種現(xiàn)象叫樹脂的鐵"中毒"。 鐵中毒原因分析 ①水源是含鐵量高的地下水或被鐵污染的地表水; ②進(jìn)水管道或交換器內(nèi)部被腐蝕產(chǎn)生了鐵化合物; ③再生劑中含有鐵雜質(zhì); ④水中含有大分子有機(jī)物。 陽樹脂的鐵"中毒"一般只發(fā)生在以食鹽為再生劑的軟化水過程中,主要有兩種情況,一種是當(dāng)鐵以膠態(tài)或懸浮鐵化物的形式進(jìn)入鈉離子交換器后,被樹脂吸附,并在樹脂表面形成一層鐵化物的覆蓋層,阻止了水中的離子與樹脂進(jìn)行有效接觸;另一種是鐵以Fe2+形式進(jìn)入交換器,與樹脂進(jìn)行交換反應(yīng),使Fe2+占據(jù)在交換位置上,因Fe2+很容易被氧化成高價(jià)鐵化物,沉積在樹脂內(nèi)部,堵塞了交換孔道。 陰樹脂發(fā)生鐵"中毒"的主要原因也有以下兩種:一是再生陰樹脂的堿純度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),***別是液態(tài)堿中含有鐵的化合物較多時(shí),更容易使陰樹脂中毒;二是水中含有大分子有機(jī)物時(shí),容易與鐵形成螯合物(即有機(jī)鐵),它可以與強(qiáng)堿性陰樹脂進(jìn)行交換反應(yīng),集結(jié)在交換基團(tuán)的位置上,堵塞樹脂的交換孔道,使交換容量和再生容量下降,再生效率降低,再生劑與清洗水耗量增加,進(jìn)一步導(dǎo)致樹脂鐵"中毒" 鐵"中毒"樹脂鑒別方法 1、外觀顏色鑒別發(fā)生鐵"中毒"的樹脂,從外觀上看,顏色由透明的黃色(陽樹脂)或乳白色(陰樹脂)明顯變深,嚴(yán)重者甚至呈黑色。 2、試驗(yàn)鑒別通過測定水的含鐵量來判定樹脂鐵"中毒"的程度,這是一種較為準(zhǔn)確的方法。 方法如下:將"中毒"樹脂用清水洗凈,浸泡在10%的食鹽水中再生約30min,傾去鹽水再用蒸餾水(或除鹽水)洗滌2~3次,從中取出一部分樹脂放入試管或玻璃瓶中,隨后加入6mol/L的鹽酸(體積約為樹脂的2倍),蓋嚴(yán)振蕩15min后,然后取出酸液注入另一潔凈試管中,滴入飽和的亞鐵氰化鉀溶液,從試液生成普魯士藍(lán)的顏色深淺(由淡藍(lán)色至棕黑色),可以判斷樹脂鐵"中毒"的程度。需要說明的是,有的單位只用測定樹脂交換容量的方法來判斷樹脂是否鐵"中毒",這是不準(zhǔn)確的。因?yàn)殍F"中毒"僅僅降低了樹脂的工作交換容量,而對全交換容量幾乎沒有影響。 鐵"中毒"樹脂后的復(fù)蘇 由于鐵"中毒"樹脂經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚,可以恢?fù)其交換能力,所以樹脂發(fā)生鐵"中毒"后,應(yīng)及時(shí)正確處理,否則會增加樹脂破損的可能性,導(dǎo)致樹脂報(bào)廢。 鐵"中毒"樹脂的復(fù)蘇方法主要有以下三種,現(xiàn)比較如下:
機(jī)理:強(qiáng)酸性樹脂對陽離子的選擇順序?yàn)椋篎e3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+,在鐵"中毒"樹脂中加入10%的鹽酸后,鹽酸將樹脂表面或凝膠孔內(nèi)的膠態(tài)Fe2O3•XH2O溶解成Fe3+,同時(shí)鹽酸中的H+與樹脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+發(fā)生交換,使樹脂逐步轉(zhuǎn)成氫型,投入運(yùn)行前再轉(zhuǎn)化成鈉型。此法簡單易行。但在實(shí)際應(yīng)用中,要想充分復(fù)蘇鐵"中毒"樹脂,必須將鹽酸的濃度加大到10%以上,這樣既增加了處理費(fèi)用,也易損壞交換器的防腐層。
機(jī)理:將4%的鹽酸和4%的食鹽溶液加入"鐵中毒"樹脂中,充分浸泡。鹽酸的主要作用是溶解Fe2O3•XH2O。食鹽中的Na+連同鹽酸中的H+和樹脂上的Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+進(jìn)行交換,使樹脂逐步轉(zhuǎn)變成氫鈉混合型,投入運(yùn)行前再生轉(zhuǎn)換成鈉型即可。此法是一種較常用的方法。但也存在著鹽酸和食鹽用量大,耗時(shí)長,復(fù)蘇處理不徹底等缺點(diǎn)。
機(jī)理:將4%的鹽酸、4%的食鹽和0.08%的亞硫酸鈉混合液加入鐵"中毒"樹脂中充分浸泡。鹽酸和食鹽的作用同上。Na2SO3中的SO32-把Fe3+還原成Fe2+,從而減少樹脂對Fe3+的結(jié)合,且反應(yīng)生成的H+又能促進(jìn)Fe2O3•XH2O的溶解,反應(yīng)式為:SO32-+2Fe3++H2O≒SO42-+Fe2++2H+***后再將氫鈉混合型樹脂轉(zhuǎn)化為鈉型樹脂即可投入使用。需要注意的是,Na2SO3濃度應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定,一般不應(yīng)大于0.1%,因?yàn)镹a2SO3濃度過高,易產(chǎn)生SO2氣體,再者產(chǎn)物SO42-濃度增大,會產(chǎn)生CaSO4沉淀。實(shí)踐證明,用這種方法處理鐵"中毒"樹脂,復(fù)蘇劑耗量少,耗時(shí)短,且復(fù)蘇劑中鹽酸濃度低,對交換器腐蝕性較小,復(fù)蘇效果較好,是一種較理想的處理方法。 預(yù)防措施 ①含鐵地下水必須進(jìn)行必要的除鐵處理后,方可進(jìn)入交換器。常用的除鐵方法有:曝氣除鐵法、錳砂過濾除鐵法等。 ②直接以深井水或自來水為水源時(shí),應(yīng)在陽床進(jìn)水泵前設(shè)置過濾器性產(chǎn)純凈水時(shí),進(jìn)水管道應(yīng)采用不銹鋼管道或其它不含鐵元素的管道,以防流水將一些鐵的腐蝕產(chǎn)物帶進(jìn)交換器。 ③加強(qiáng)水處理設(shè)備及管道的防腐工作。定期檢查交換器內(nèi)部再生裝置及防腐層,發(fā)現(xiàn)損傷應(yīng)及時(shí)處理。鹽液輸送管道要采用不銹鋼管,防止管道腐蝕產(chǎn)生鐵化合物,污染樹脂。 |