阳离子交换树脂铁污染的处理

阳离子交换树脂铁污染的处理

阳离子交换树脂铁污染的处理
1、树脂铁污染的特征
　　铁污染后的树脂颜色变深，甚至呈黑色；树脂床层压降增加，可能出现偏流；工作交换容量降低，再生效率下降。
2、树脂铁污染的原因
　　（1） 水和冷凝液中铁的影响。水和冷凝液中铁含量见表3。铁包括悬浮铁、离子铁。一级除盐进水、冷凝液中的悬浮铁大部分在无烟煤石英砂过滤器JF9201、氰纶棉除铁过滤器JF9208/07中得到去除。但由于原水预处理采用FeCl3作为混凝剂，少量矾花被带入一级脱盐系统；在运行中还有部分冷凝液未经氰纶棉除铁过滤器过滤通过旁路直接进入树脂床层，尤其是化肥装置停车后再次开车时，冷凝液中总铁达120μg/L左右，此时如果冷凝液不经过过滤而直接进入树脂床层，对树脂的污染是非常严重的。一级除盐进水和冷凝液中的铁进入交换器被树脂吸附后，以高价铁化合物的形态，牢固地沉积在树脂内部和表面，堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散，造成铁的污染。
　　表水和冷凝液中铁含量 树脂
系统 取样点 总铁（μg/L）
　　预处理系统
　　一级脱盐系统 JF9201出水
　　D9205出水 830
　　21
　　含氨工艺冷凝液系统 JF9208前
　　JF9208后
　　D9214出水 37
　　25
　　17
　　透平及尿素冷凝液系统 JF9207前
　　JF9207后 42
　　37
　　二级除盐系统 D9204出水 17
　　（2） 再生剂烧碱溶液中含有杂质NaClO3和Fe2O3。它们生成高铁酸盐（如FeO42-）。高铁酸盐随碱液进入阴床后，因PH值降低，发生分解反应：
　　2FeO42-+10H+→2Fe3++3/2O2+5H2O
　　Fe3+进一步形成Fe（OH）3，附着在阴树脂颗粒表面上，造成铁的污染。
　　（3） H2SO4溶液作为阳离子交换树脂的再生剂，其除铁效果比较低。在再生时树脂内的铁很难与H+交换而得以洗脱。这样，树脂内的铁积累愈来愈多，从而影响树脂的交换能力。
3、树脂铁污染的处理
　　已经受到铁污染的树脂，采用5%-10%的盐酸进行浸泡处理。
　　（1） 树脂失效后，交换器排水。混床树脂失效后，正常再生至阴、阳树脂分开，分别转移至阴、阳离子再生器中。
　　（2） 向各交换器或再生器中投加5%-10%的盐酸，盐酸液面在树脂表面以上20-30cm左右。
　　（3） 浸泡5-10min后，从各交换器或再生器底部进压缩空气进行擦洗，然后继续浸泡，30min后，在进行擦洗、浸泡。上述过程重复多次，直至浸泡液的酸度、铁含量基本不变为止。
　　（4） 对阳树脂用一定浓度的H2SO4进行正常再生，进酸直至阳离子交换器或再生器进出口酸浓度相等；对阴双层床先进行反洗分层，将弱碱阴树脂和强碱阴树脂分开，用精制水置换30min，然后用一定浓度的NaOH碱液进行正常再生，进碱直至阴双层床进出口碱浓度相等；对混床阴树脂先用精制水冲洗30min左右，然后用一定浓度的NaOH碱液进行正常再生，进碱直至阴离子再生器进出口碱浓度相等。
　　（5） 按再生程序继续进行再生
4、树脂铁污染的预防
　　（1） 做好原水预处理工作。在保证澄清池出水水质的情况下，尽可能降低FeCl3混凝剂的用量，防止铁盐后移，严格控制无烟煤石英砂过滤器的出水浊度。
　　（2） 严格控制再生剂烧碱溶液中NaClO3和Fe2O3的含量。
　　（3） 所有回收的冷凝液必须经过氰纶棉除铁过滤器后，再进入树脂床层进行处理。在资金允许的情况下，可以考虑将氰纶棉除铁过滤器改乘磁力除铁过滤器，提高除铁效率。
　　（4） 弱阳离子交换器每次再生时，先用无烟煤石英砂过滤器出水以8m/h流速对树脂床进行逆流反洗，直至出水清澈，以洗脱树脂表面附着的矾花。强阳离子交换器、阴双层床每隔一定的周期，对床层进行大反洗，流速以树脂不从反洗水出口跑出为宜。
　　（5） 混床每次再生前，采用0.1Mpa的压缩空气以约22m/h的气速从混床底部对树脂进行擦洗，然后用一级脱盐水冲洗，反复数次，直至混床出水清澈，以洗脱树脂表面附着的铁。
5、效果
　　1999年5月，混床再生zui后冲洗时，电导率下降速度很慢，而且混床大约运行一天后，电导率经常超过工艺要求的范围，一般在0.4-0μS/cm，严重影响锅炉补充水的质量，对锅炉的安全运行带来危害。1999年9月，对混床阴、阳树脂取样分析铁含量，分别为24mg/g树脂、25.6mg/g树脂，数据说明树脂已受到严重铁污染。
　　采取5%-10%盐酸对阴、阳树脂浸泡处理后，混床再生zui后冲洗时，电导率迅速降至0.4μS/cm以下。混床运行时电导率也≤0.4μS/cm，运行周期由处理前的一天左右恢复到正常的七至八天。同时采取了上述预防措施，从1999年10月至今，混床运行情况很好，出水质量一直在工艺要求的范围内，保证了锅炉的安全运行。

阴、阳离子交换树脂树脂的贮存：

  离子交换树脂肪内含有一定量的水份，在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水，应先用浓食盐水（-10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放于水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。在长期贮存中，强型树脂应转变成盐型，弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型，然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中，应保持在5-40°C的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量。若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水的温度可根据气温而定。
新树脂的预处理：

  新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其他溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。所以，新树脂在投运前要进行预处理。