浅谈清洗铁中毒的离子交换树脂的方法_龙建华

2007年第1期总第138期浅谈清洗铁中毒的离子交换树脂的方法龙建华(天津钢管集团有限公司能源部,300301)[摘要]通过对中毒离子交换树脂的分析,证实离子交换树脂被铁化物污染是导致离子交换树脂交换能力有所下降主要原因。制定了酸洗方法,先后对6台交换器进行清洗,清洗后离子交换树脂交换能力有所提高,达到锅炉安全运行的目的。关键词离子交换树脂污染铁化物交换能力清洗1概述天津钢管公司制水站安装有4套离子交换器设备,其中2套运行,2套备用,设计制水能力160m3/h,主要供给锅炉、循环水系统用水。4套离子交换器工艺流程为:原水→一级钠离子交换器→中间水箱→中间水泵→二级钠离子交换器原水→氢离子交换器→脱碳器→中间水箱→中间水泵→钠离子交换器在以上4套交换器内均填装001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。离子交换树脂是一种高分子电解质,它们在水溶液中能发生电离。阳离子交换树脂在水溶液中的电离为:RSO3HRSO3-+H+对于软化水处理,就是利用离子交换树脂的交换机理进行水质软化。该系统运行三年,单台交换器制水量均为3300t左右,符合设计要求,水质稳定。在2002年下半年出现单台制水量下降趋势,平均制水量下降了30%(再生方式、运行方式相同、原水水质不变),主要原因是离子交换树脂被铁化物污染后,导致单台交换器制水量下降,同时水质也被污染,对锅炉安全经济运行造成严重危害。2原因分析及清洗方法2.1对中毒树脂的分析发生离子交换反应的设备称为离子交换器,用于制取软化水的交换器又称为离子交换软化器。采用的是离子交换剂在静止条件下运行的交换器,并且原水软化和离子交换树脂的再生在同一装置内进行的固定式内部结构。当含有硬度的水通过Na型离子交换树脂时,发生离子交换反应,其反应方程式为:RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+当反应进行失效后,为恢复离子交换树脂的交换能力,利用离子交换反应的可逆性,用氯化钠溶液通过已失效的离子交换树脂,达到恢复交换能力,此过程就是常说的再生。其反应式:R2Ca+2Na+→2RNa+Ca2+这两种反应实际上是可逆的。离子交换作用主要是由扩散层中反离子和溶液中其它反离子互换位置所致,因为离子交换剂吸着各种离子的能力不一,有些离子易被交换剂吸着,但吸着后要把它置换下来就比较困难,而另一些离子很难被吸着,但被置换下来却比较容易。001×7阳离子交换树脂有选择顺序为Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>Li+从选择顺序来看它有两个规律。一是离子带的电荷越大越易被离子交换树脂吸着,例如,三价铁离子比二价钙离子易被吸着;二是对于带有相同电荷量的离子,则原子序大的元素形成离子的水合半径小,较易被吸着。当溶液中盐类浓度增大时,可以使扩散层压缩,而使扩散层中部分反离子变成吸咐反离子,以及扩散层的活动范围变小,这对离子交换是不利的。通过对离子交换树脂样品分析,发现交换器上层树脂为黑褐色,属于重度污染;中层为深褐色,属于中重度污染;底部为黄色,没有污染。由于离子交换树脂的吸附作用,在其表面形成一层铁化物的覆盖层,能阻止水中的离子与离子交换树脂的有效接触。二价铁离子进入交换器与树脂交换反应,使Fe2+占据在交换位置上,因为Fe2+离子容易被氧化成高价铁化合物,沉积在树脂内部堵塞了交换孔道,铁化物在离子交换树脂上附着时间越长就越难以去除。在正常运行交换和再生过程中,用氯化钠再生液去置换吸附在离子交换树脂上的铁离子难度很大,久而久之,来水铁离子被离子交换树脂牢牢吸附在体浅谈清洗铁中毒的离子交换树脂的方法———#其它$———www.tjyj.comtjyj@tjyj.comwww.tjyjqk.comtjyjzz@tjyj.com43TIANJINMETALLURGY2007年第1期总第138期天津冶金内。这部分离子交换树脂在交换器内已经丧失离子交换能力,所以影响到制水量。2.2清洗的方法受铁离子污染的离子交换树脂,为了恢复其交换能力,把铁离子从离子交换树脂中去掉,必须采用清洗方法。对采集树脂样品进行分析试验,其结果为:第一组样品:采用静态、常温、常压,用8%酸液清洗,清洗后铁含量下降67.1%。第二组样品:采用静态、常温、常压,用15%酸液清洗,清洗后铁含量下降70.8%。第三组样品:采用动态、常温、常压,用8%酸液清洗,清洗后铁含量下降73.2%。第四组样品:采用动态、常温、常压,用15%酸液清洗,清洗后铁含量下降74.6%。动态清洗后离子交换树脂破损率占1.2%,静态清洗后离子交换树脂破损率占0.8%。酸洗浓度对清洗效果没有明显变化。根据试验结果,采用第一组样品试验方案对软水站6台离子交换器进行清洗。2.3清洗前后效果的对比表1离子交换树脂清洗前外委化验数据表检测项目水分全交换容量含铁量铁污染情况检测结果49.5%4.1