离子交换树脂铁_中毒_事故分析及处理_张文杰

文章编号:1004-8774(2004)03-41-02作者简介:张文杰,工程师,1989年6月毕业于华南理工大学,取得国家Ⅱ级X射线资格证书和锅炉、压力容器检验师资格证书。曾与人合著《锅炉压力容器电焊工培训教材》,从事锅炉、压力容器检验工作。离子交换树脂铁“中毒”事故分析及处理收稿日期:2004-02-16张文杰(运城市锅炉压力容器监督检验所,山西044000)AnalysisandTreatmentfortheIronPoisoningAccidentofIonExchangeResinZHANGWen-jie(YunChengInstituteofBoiler&PressureVesselSupervisionandInspection,Shanxi044000,China)摘要:文章简述了在水处理过程中,离子交换树脂发生铁“中毒”的原因、复苏办法及预防措施。关键词:离子交换树脂;中毒;复苏;预防中图分类号:TK223.5文献标识码:B1前言离子交换树脂具有化学稳定性好、机械强度高、交换能力大等优点,因而在电站锅炉、工业锅炉用水处理及除盐水、纯净水的生产中,得到了广泛应用。但树脂在使用过程中,由于受到有害杂质(如铁化物、有机物等)的污染,就会发生树脂“中毒”事故。如果不及时采取合理措施使其复苏,就有可能造成树脂失效,甚至报废,给企业造成经济损失。树脂中毒以铁“中毒”现象最为常见。笔者结合多年的生产实践,简述对这种树脂“中毒”事故的处理方法及预防措施。2原因分析离子交换树脂表面被铁化物覆盖或树脂内部的交换孔道被铁离子堵塞,使树脂的工作交换容量和再生交换容量明显降低,但树脂结构无变化,这种现象称为树脂的铁“中毒”。造成树脂铁“中毒”原因主要有:①水源是含铁量高的地下水或被铁污染的地表水;②进水管道或交换器内部被腐蚀产生了铁化物;③再生剂中含有铁杂质;④水中含有大分子有机物。阳树脂的铁“中毒”一般只发生在以食盐为再生剂的软化水过程,主要有两种情况,一种是当铁以胶态或悬浮铁化物的形式进入钠离JP子交换器后,被树脂吸附,并在树脂表面形成了一层铁化物的覆盖层,阻止了水中的离子与树脂进行有效的接触;另一种是铁以Fe2+形式进入交换器,与树脂进行交换反应,使Fe2+占据在交换位置上,因Fe2+很容易被氧化成高价铁化物,沉积在树脂内部,堵塞了交换孔道。阴树脂发生铁“中毒”的主要原因也有两种情况:一是再生阴树脂的碱纯度达不到规定标准,特别是液态碱中含有铁的化合物较多时,更容易使阴树脂中毒;二是水中含有大分子有机物时,容易与铁形成螯合物(即有机铁),它可以与强碱性阴树脂进行交换反应,集结在交换基团的位置上,堵塞树脂的交换孔道,使交换容量和再生容量下降,再生效率降低,再生剂与清洗水耗量增加,进一步导致树脂铁“中毒”。3鉴别方法(1)外观颜色鉴别:发生铁“中毒”的树脂,从外观上看,颜色由透明的黄色(阳树脂)或乳白色(阴树脂)明显变深,严重者甚至呈黑色。(2)试验鉴别:通过测定水的含铁量来判定树脂铁“中毒”的程度,这是一种较为准确的方法。具体操作:将“中毒”树脂用清水洗净,浸泡在10%的食盐水中再生约30分钟,倾去盐水再用蒸馏水(或除盐水)洗涤2～3次,从中取出一部分树脂放入试管或玻璃瓶中,随后加入6N盐酸(体积约为树脂的2倍),盖严振荡15分钟后,然后取出酸液注入另一洁净试管中,滴入饱和的亚铁氰化钾溶液,从试液生成普鲁士蓝的颜色深浅(由淡蓝色至棕黑色)可以判断树脂铁“中毒”的程度。需要说明的是,有的单位只用测定树脂交换容量的方法来判断树脂是否铁“中毒”,这是不准确的。因为铁“中毒”仅仅降低了树脂的工作交换容量,而对全41·水处理技术·离子交换树脂铁“中毒”事故分析及处理DOI:10.16558/j.cnki.issn1004-8774.2004.03.013交换容量几乎没有影响。4复苏处理方法比较由于铁“中毒”树脂经过适当的处理,可以恢复其交换能力,所以树脂发生铁“中毒”后,应及时正确处理,否则会增加树脂破损的可能性,导致树脂报废。铁“中毒”树脂的复苏方法主要有以下三种:(1)盐酸复苏法机理:强酸性树脂对阳离子的选择顺序为:Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+在铁“中毒”树脂中加入10%的盐酸后,盐酸将树脂表面或凝胶孔内的胶态Fe2O3·XH2O溶解成Fe3+,同时盐酸中的H+与树脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+发生交换,使树脂逐步转成氢型,投入运行前再转化成钠型。评价:此法简单易行,但在实际应用中,要想充分复苏铁“中毒”树脂,必须将盐酸的浓度加大到10%以上,这样既增加了处理费用,也易损坏交换的内防腐层。(2)盐酸—食盐—亚硫酸钠复苏法机理:将4%的盐酸、4%的食盐和O.08%的亚硫酸钠混合液加入铁“中毒”树脂中充分浸泡。盐酸