樹脂有機物的污染及處理

1、有機物的污染及處理一、強堿陰樹脂遭受有機物污染的特征：1、樹脂被污染后，顏色變深，從淡黃色變?yōu)樯钭厣敝梁谏?、樹脂的工作交換容量降低，陰床的周期制水量明顯下降。3、有機酸漏入出水中，使出水的電導率增大。4、出水的 pH 值降低。正常運行情況下，陰床出水的pH 值一般在 7-8 范圍內(nèi)（因有 NaOH漏過），樹脂遭受污染后，因有機酸的漏過，可使出水的pH值降至545.7 。5、 SiO2含量增大。水中所含有機酸（富維酸和腐殖酸）的解離常數(shù)大于H2SiO3,因此，附著在樹脂上的有機物可以抑制樹脂對H2SiO3的交換或排代出已吸著的 H2SiO3,造成陰床SiO2 過早漏過。6、 清洗水用量增

2、加。因為吸著在樹脂上的有機物含有大量的-COOH基團，樹脂再生時變?yōu)?-COONa在清洗過程中，這些 Na+不斷被陰床進水中的礦物酸排代出來，增加了清洗陰床的 時間和用水量。二、有機物污染對強堿陰樹脂的影響1、 強堿陰樹脂對有機物的吸著力。天然水中的有機物（以富維酸和腐殖酸為代表）經(jīng)過H+交換及除碳后，因 pH值的降低，有機物幾乎全部以分子狀態(tài)存在于陰床進水中。因為腐殖 酸分子量大， 疏水性強， 與強堿陰樹脂的苯乙烯 -二乙烯苯聚合的骨架具有較強的吸附能力-范德華力，同時，這些大分子的有機酸都含有多個羧酸基團，與OH型強堿陰樹脂的季胺基官能團也具有較強的化學親和力，因此使有機酸被強堿樹脂牢固地

3、吸著于顆粒表面。 強堿陰樹脂的骨架改為親水性的丙烯酸與二乙烯苯的聚合物，減少了骨架對有機酸吸附的范德華力，會使有機酸的吸著率略有降低。如將OH型強堿陰樹脂改為 Cl型，則因改變了有機酸與強堿陰樹脂的OH之間的酸堿中和反應，使化學親和力下降， 樹脂對有機物的吸著率也會降低。 這種基團型態(tài)對有機物吸著的影 響大于骨架材質(zhì)的影響。2、 有機物的再生洗脫。新的凝膠型強堿陰樹脂的對有機物的吸著率很高（95%），洗脫率卻很低（ 15%）。隨著運行周期的增加，吸著率基本不變，洗脫率雖從15%上升到 60%以上。但是，到樹脂工作交換容量開始降低時，洗脫率也只有60%，這說明有機物仍不斷地在樹脂上積聚，它會進一

4、步降低樹脂的工作交換容量，并使出水質(zhì)量惡化。3、有機物特性的影響。分子量比較大的腐殖酸，一方面由于分子量大，親水性較差，另一 方面因為所含的-COOH較少，所以它們主要是以范德華力吸附于樹脂的骨架上，難于洗脫。 富維酸則因分子量小，含有的-COOH多,所以多以化學親和力與樹脂的多個交換基團相結(jié)合， 再生過程中較容易被洗脫。對天然水中的有機物根據(jù)其在水中的溶解度， 可以分為懸浮的、 膠體的和溶解的三種。 對于 以物理吸附作用附著于樹脂表面的懸浮有機物， 可以使用加強過濾或?qū)ξ廴镜臉渲M行空氣 擦洗、超聲波清洗等方法去除。 膠體的有機物一般是帶有負電荷的， 它們的粒徑在 0.2-1.0nm 之間，

5、對樹脂的污染既是物理性的，又是化學性的，可通過混凝澄清或超過濾的方法去除。 溶解性的有機物是污染強堿陰樹脂的主要成分， 它們以范德華力和化學親和力吸著于強堿陰 樹脂，洗脫率低，最終影響樹脂的工作交換容量和出水質(zhì)量。4、對樹脂工作交換容量的影響。由于強堿陰樹脂上有機物的不斷積聚，一方面部分交換基 團被占據(jù)， 再生時不能洗脫， 減少了樹脂的交換容量； 另一方面這些有機物會在運行中不斷 溶解，并因有機酸的酸性比 H2SiO3強，而抵制強堿陰樹脂對 H2SiO3的吸收，造成 H2SiO3 過早地在出水中漏過。因為陰床的失效終點是用 SiO2的漏過量確定的，所以H2SiO3過早的 漏過必然會使樹脂的工作

6、交換容量降低。 后者只降低樹脂的工作交換容量， 而全交換容量不 變。5、對出水質(zhì)量的影響。被有機物污染的強堿陰樹脂，因為附著有許多大分子的有機酸，它 們所含的部分被水中的礦質(zhì)酸所排代， 這就造成出水電導率的升高。 這一作用， 一方面增加 了清洗水的用量和清洗時間，另一方面有機酸溶入出水中也會造成出水質(zhì)量的降低。樹脂上附著的有機酸，也會逐漸溶于出水中，使出水的pH值降低，SiO2含量增大。三、防止強堿樹脂遭受有機物污染的方法1、添加氧化劑。添加氧化劑是除去天然水中有機物的常用方法，它能起到較好的殺菌和滅藻的作用。常用的氧化劑有氯氣和臭氧。游離氯在水中分解為次氯酸，能降低天然水中80%左右的COD

7、但是過量的氧化劑會對凝膠型苯乙烯系強堿樹脂造成損害。在采用添加氧化劑方法去除COD寸，必須去除殘余的氧化劑，常用的方法為活性炭過濾。2、混凝- 澄清過濾。 當天然水中有懸浮的和膠體的有機物時， 使用混凝澄清和過濾的方法去除是很有效的。使用混凝澄清的方法還可去除粒徑在2-10mm的雜質(zhì)，對粒徑為 0.2-1mm的腐殖物，大約可以去除 60-80%。3、活性炭過濾?；钚蕴靠梢杂糜谖蕉喾N物質(zhì)，包括無機、有機的膠體和溶解的高分子有 機物等，同寸，還可以除去水中的游離氯和氯胺等。4、有機物清除器。包括 Cl型有機物清除器和 OH型有機物清除器。5、選擇抗污染的樹脂。包括選用大孔型樹脂、均孔樹脂、大孔型

8、弱堿陰樹脂以及丙烯酸系 強堿樹脂。6、丙烯酸系強堿樹脂的特點有：（1 ）交換容量高，交換速度快；（2）物理穩(wěn)定性好，使用壽命長；（3）能有效地去除天然水中的有機物，并在再生過程中能很好地洗脫。 丙烯酸系強堿樹脂除了含有強堿基團外， 尚含有一定量的弱堿叔胺基團， 所以具有較高的交 換容量， 一般可達 800-1 1 00mol/m3R 。當進水中弱酸陰離子 / 總陰離子的比值大于 20%寸， 其 工作交換容量有一定的下降， 這是由于該樹脂含有一定的弱堿基團的結(jié)果。 當水中的游離礦 質(zhì)酸（簡稱FMA含量超過90%寸，使用丙烯酸系強堿樹脂可以相當于弱、強型樹脂聯(lián)合應用工藝的串聯(lián)系統(tǒng)或雙室浮床的效果；

9、FMA含量為80-90%時，可相當于雙層床的效果；FMA含量在 67-80%以下寸，可降低再生劑用量，以保持經(jīng)濟的比耗。丙烯酸系強堿樹脂具有彈性和多孔結(jié)構(gòu)，從 Cl型變?yōu)镺H型時，其體積膨脹率只在 7%左右， 明顯地小于苯乙烯系同等交聯(lián)度的強堿樹脂和弱堿樹脂。在工業(yè)設備中運行兩年（共580個周期），沒有發(fā)現(xiàn)樹脂顆粒的破碎現(xiàn)象。由于丙烯酸系強堿樹脂的骨架與官能團是由酰胺鍵連接的， 因此降低了這種的樹脂的熱穩(wěn)定 性，其使用溫度為 30?C,最高不超過35?C。丙烯酸系強堿樹脂對有機物具有良好的吸附和解析能力，不易被有機物所污染。四、強堿陰樹脂的復蘇1、復蘇液的選擇。對強堿樹脂吸著的，不能用正常再生

10、方法交換出來的雜質(zhì)，定期地 進行一些有針對性的處理， 以提高樹脂交換性能的方法， 稱為樹脂的復蘇。 復蘇的方法要根 據(jù)污染樹脂的雜質(zhì)性質(zhì)進行選擇， 如鐵的污染可用 HCl 清洗， 吸著的有機物可用堿性氯化鈉 溶液洗去等。不同成分的復蘇液，消除強堿樹脂上的有機物的效果有所不同，NaNO3 NaCI和Na2SO4的堿性混合液都有良好的洗脫效果，尤以NaNO3的堿性混合液最佳。經(jīng)對堿性氯化鈉溶液的濃度進行選擇性試驗，結(jié)果表明以10%NaCl + 2-5%NaO H混合液的效果較佳。2、常用的清洗方法。（ 1）堿性氯化鈉混合液清洗：氯化鈉濃度為10%，氫氧化鈉濃度為 2-5%，每升樹脂用量為160克N

11、aCI及32克NaOH陰床清洗需3個樹脂床體積，如為混床清洗，應為陽、陰樹脂總量的 3 倍體積，溶液應先預熱至 35?C。將交換床上部人孔打開，疏水至水位在樹脂表面5-10cm 處，如為陰床單床，第一個床體積的堿性氯化鈉溶液流經(jīng)樹脂床的流速不超過 2 個床體積 / 小時，疏水速率使液位維持在樹脂 表面上 5-10cm 處。第 2 床體積溶液的進入速率與前同，并保持在樹脂床內(nèi)約 8 小時或放置 過夜，通過空氣排管在整個期間不時攪拌。浸泡完畢后，進入第 3 床體積堿性氯化鈉溶液，流速如前。裝回人孔， 以陽床出水或生水沖 洗。如為混床系統(tǒng)， 堿性氯化鈉溶液則進入陽、陰樹脂層，疏水如前述，然后進入第一

12、床體積的 堿性氯化鈉溶液，淋洗過程也與陰床單床相同。在淋洗前，人孔須裝回，使用床內(nèi)正常布水系統(tǒng)進行淋洗。清洗后，陰床單床系統(tǒng)的再生，至少須用96克NaOH升樹脂的再生水平，再生后進行淋洗，并再次再生和淋洗，共再生兩次。混床系統(tǒng)則應先反洗將陽、 陰樹脂分層， 將陽樹脂及陰樹脂都分別再生兩次。 陰樹脂的再生 水平如前，而陽樹脂則至少用100克HCI/升樹脂的再生水平。這里必須再次強調(diào)，樹脂要再生兩次，且兩次再生間要淋洗。 （2）次氯酸鈉清洗：這是在樹脂受到嚴重污染，用堿性氯化鈉溶液無法復蘇時使用。這方 法雖然不常使用，但是絕對安全的。在陰床單床或混床系統(tǒng)，樹脂須先用至少一個床體積的10%鹽水，使樹脂徹底失效，混床中的陽樹脂必須全部轉(zhuǎn)為鈉型。