王贇，夏蓮君
（河南省中原大化集團公司，濮陽  450000）

　　摘要：強堿陰樹脂易受水中有機物的污染，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：TU991.26
　　文獻標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2000)04-0010-02

前言

　　強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物污染，出現(xiàn)工交下降，酸、堿消耗增加，壽命縮短，更換補充頻繁，年補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年開車至今強堿陰樹脂已更換過三次，年補充率為35%，造成這一問題的主要原因就是強堿性陰樹脂易被有機物污染。

1  污染表現(xiàn)及機理

　　強堿性陰樹脂受有機物污染后顏色變深，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)時間過長。
1.1　凝膠型強堿陰樹脂的污染特性
　　凝膠型強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，難以解吸。而且腐植酸或富維酸的分子很大，移動緩慢，一旦進入樹脂中，易被卡在里面，隨著時間的延長，被卡在樹脂中的有機物越來越多，這些有機物一方面占據(jù)了陰樹脂的交換位置，另一方面，有機物分子上的弱酸基團——COOH又起了陽離子交換樹脂的作用；即在用堿再生陰樹脂時，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
　　丙烯酸系強堿性陰樹脂不含苯環(huán)，其高分子骨架是親水性的，這樣它和有機物之間的凡德華而斯力很弱，進入樹脂中的有機物在用堿再生時能較順利地被解吸出來。它能更有效地克服有機物被樹脂吸著的不可逆傾向，提高了有機物在樹脂中的擴散性，具有良好的抗有機物污染能力。
　　陰樹脂吸附及洗出有機物程度表，表1所示：

2  有機物對陰樹脂污染判斷

　　通過我廠近幾年來的運行管理，大修對陰樹脂試驗分析，參考國內(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
　　強堿凝膠型陰樹脂一旦受到有機物污染，利用氫氧化鈉再生時，氫氧化鈉將被解吸到樹脂內(nèi)，造成再生后正洗時間過長，鈉離子泄漏量增加，從出水水質(zhì)監(jiān)測曲線來看，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)測曲線(見圖1)判斷出強堿性凝膠型樹脂是否被污染。

2.2　污染指數(shù)判斷法
　　用進入陰床水的污染指數(shù)來衡量強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；此值越大對樹脂的污染就越嚴(yán)重，必要時對受有機物污染的樹脂進行復(fù)蘇處理。
　　污染指數(shù)M=水中有機物量(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  受有機物污染樹脂的處理

　　針對強堿性陰樹脂易受有機物污染的特點，每年大修時，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、長周期運行提供了保證。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，通入氮氣45 ～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，停留時間1h。再通入氮氣45～60min，進行攪拌，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行徹底再生。

4  有機物污染的防止

　　近年來，隨著黃河水徑流量逐年下降，有機物污染越來越重，原水有機物含量原設(shè)計時1.21mg/L，1998年3月份測得為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21.2%。1998年大修時，通過采取一些有效措施，取得了很好效果。
4.1  樹脂的選型
　　陰床上室強堿性樹脂采用丙烯酸系大孔強堿性陰樹脂(D201)代替了苯乙烯系凝膠型強堿性陰樹脂。
4.2　加強水的予處理
　　對水處理系統(tǒng)進行改造。首先在424a/b生產(chǎn)水池內(nèi)加氯，殺菌滅藻，對有機物進行控制，然后在一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)前增設(shè)3臺活性炭吸附裝置，吸附余氯、懸浮物、機械雜質(zhì)、有機生物污泥。防止有機物、余氯進入除鹽系統(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)有機物含量高于4mg/L時，用地下水進行調(diào)節(jié)。對陰樹脂被有機物污染情況進行監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)樹脂批量下降，出水硅含量增大，N≥2時進行體外擦洗復(fù)蘇。

參考文獻:
　　[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)查報告[J].大氮肥,1983,(4):1～35.
　　[2]李培元,錢達中,王蒙聚.鍋爐水處理[M],湖北:科學(xué)技術(shù)出版社.

作者簡介:
　　王贇(1967-),男,工程師,電話(0393)4414731-6410