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【純水設(shè)備http://www.vaget.cn】離子交換法在化學(xué)除鹽、制取純水方面占有重要的地位，是一種不可或缺的方法。陽(yáng)床與陰床中的樹(shù)脂在工作過(guò)程中，交換容量逐漸達(dá)到飽和，失去對(duì)離子的交換能力。失效的樹(shù)脂需要再生，其再生水平是提高水質(zhì)，增加出水量，延長(zhǎng)樹(shù)脂使用壽命的重要環(huán)節(jié)。介紹影響樹(shù)脂再生效果的相關(guān)因素，在此基礎(chǔ)上，分析和比較不同的樹(shù)脂再生方法及提高再生效果的措施。
　　1 引言
　　電廠使用原水中，含有大量的Ca2+、Fe3+等陽(yáng)離子以及Cl-、SO42-等陰離子。這些有害成分進(jìn)入鍋爐后，會(huì)在其表面結(jié)垢，并產(chǎn)生腐蝕作用，縮短了設(shè)備的使用壽命，也給機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。因此，原水必須在除鹽凈化之后才能投入使用。離子交換法是應(yīng)用最為廣泛也最為重要的除鹽方法。原水依次通過(guò)填裝陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的陽(yáng)床和陰離子交換樹(shù)脂的陰床后，水中的有害離子可絕大部分地被脫去，達(dá)到凈化的目的。但是，在工作過(guò)程中，陽(yáng)床、陰床的樹(shù)脂都會(huì)逐漸耗盡，加上原水中有機(jī)物、微生物和膠體等成分的污染，樹(shù)脂會(huì)失去除鹽功能。此時(shí)，需要對(duì)樹(shù)脂分別進(jìn)行再生。研究表明，無(wú)論是陽(yáng)樹(shù)脂還是陰樹(shù)脂，其再生度越高，則再生后，樹(shù)脂中殘留的有害離子含量越少，出水中離子泄漏量越低，而出水量也隨之升高。由此可見(jiàn)，好的再生效果可以保證除鹽系統(tǒng)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)制水時(shí)間，提高制水量和出水品質(zhì)。因此，研究如何提高樹(shù)脂的再生效果，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　2再生機(jī)理及再生效果影響因素
　　2.1 樹(shù)脂再生基本原理
　　離子交換樹(shù)脂工作時(shí)，分別通過(guò)陽(yáng)樹(shù)脂中的H+和陰樹(shù)脂中的OH-將進(jìn)水中的陽(yáng)離子和陰離子置換出來(lái)。這個(gè)過(guò)程是可逆的，再生即是除鹽的逆過(guò)程。也就是分別用一定量的酸和堿與失效的樹(shù)脂反應(yīng)，H+和OH-將樹(shù)脂吸附的離子重新置換出來(lái)，自身再一次與樹(shù)脂結(jié)合，使樹(shù)脂恢復(fù)交換能力，可以繼續(xù)工作。顯然，再生反應(yīng)進(jìn)行的越徹底，再生效果越好。其反應(yīng)式具體如下：
　　2.2 樹(shù)脂再生效果的影響因素
　　樹(shù)脂的再生是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，從再生劑的選取、再生劑的質(zhì)量到再生樹(shù)脂的沖洗等等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能影響到樹(shù)脂最終的再生效果。分析影響再生的各種因素，有助于我們?cè)趯?shí)際操作中分析和采用合理工藝，從而盡可能的提高樹(shù)脂再生效果。
　　2.2.1再生劑種類
　　HCl和NaOH作為傳統(tǒng)的再生劑，被廣泛應(yīng)用于樹(shù)脂的再生過(guò)程。雖然HCl的價(jià)格較貴，但其再生度高，可延長(zhǎng)制水時(shí)間，提高制水量，節(jié)約制水成本。而NaOH既可作為強(qiáng)堿陰樹(shù)脂的再生劑又可作為弱堿陰樹(shù)脂的再生劑，適用范圍相當(dāng)廣。除此之外，在某些特定的場(chǎng)合與環(huán)境下，也可用其它酸堿作為再生劑，但前提是選用再生劑可以滿足再生質(zhì)量和出水品質(zhì)的要求。
　　2.2.2再生劑溫度
　　再生液溫度的升高會(huì)促使樹(shù)脂中離子的擴(kuò)散速度加快，有利于再生，尤其對(duì)于陰樹(shù)脂的再生，其效果更加明顯。因此，在條件允許的情況下，可以將再生液預(yù)熱，適當(dāng)?shù)靥岣咂錅囟取５?，要保證升溫在一定的范圍之內(nèi)，通常控制在35～40℃附近。過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂內(nèi)部基團(tuán)的分解，影響樹(shù)脂的正常使用，縮短壽命。
　　2.2.3再生劑濃度
　　再生劑濃度在很大程度上影響樹(shù)脂的再生度和破碎率。對(duì)于陽(yáng)樹(shù)脂，隨著再生劑濃度的增加，再生度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诘蜐舛葏^(qū)，H+隨再生液濃度的增加而增多，置換的離子也相應(yīng)增多，再生度提高。當(dāng)濃度增加到一定程度，進(jìn)入高濃度區(qū)，此時(shí)，高濃度的再生劑使樹(shù)脂發(fā)生破碎，再生度反而降低。再生液濃度對(duì)陰樹(shù)脂的影響也呈現(xiàn)類似的規(guī)律。只是在高濃度區(qū)再生度增長(zhǎng)緩慢而非呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　2.2.4沖洗水質(zhì)
　　失效樹(shù)脂經(jīng)過(guò)離子交換再生后，需要用水沖去多余的酸和雜質(zhì)離子。如果沖洗不徹底，殘留的離子會(huì)增加循環(huán)系統(tǒng)中有害離子的成分，同時(shí)減少樹(shù)脂的交換容量，不能達(dá)到理想的再生效果。有研究指出，用大于等于10M -cm的水沖洗陰陽(yáng)樹(shù)脂后，樹(shù)脂的再生度、交換容量均要高于自來(lái)水沖洗效果，且殘留的有害離子明顯減少。
　　此外，再生液純度和流速，更換次數(shù)等也都對(duì)樹(shù)脂的再生效果產(chǎn)生或多或少的影響。在日常再生過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮各個(gè)因素的綜合作用，擇優(yōu)選取最佳的再生方案。
　　3樹(shù)脂再生效果提高
　　3.1化學(xué)再生
　　化學(xué)再生是一種成熟的樹(shù)脂再生方法。但是其再生過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的酸堿廢液，造成環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。由于影響樹(shù)脂再生的因素眾多，所以相應(yīng)提高其再生效果的措施也牽涉到方方面面。但歸結(jié)起來(lái)，主要分為以下兩類。
　　3.1.1合理選擇再生劑
　　再生劑的種類繁多，但是對(duì)其選擇并沒(méi)有嚴(yán)格的限定，但基本的原則是有較高的純度及合適的濃度。傳統(tǒng)的陽(yáng)床陰床再生劑分別是HCl和NaOH。隨著工藝的發(fā)展，再生劑也從最初的幾種發(fā)展到現(xiàn)在適用于各種特定場(chǎng)合的酸堿鹽。清華大學(xué)的趙會(huì)義等用硫酸亞鐵作為陰床再生劑，通過(guò)改變?cè)偕鷦┑臐舛?、流速等?shí)驗(yàn)研究，指出用硫酸亞鐵作再生劑，降低了鉻離子對(duì)樹(shù)脂骨架的破壞，其再生效果優(yōu)于常規(guī)再生劑氯化鈉；陳國(guó)宏用高純的離子膜液堿代替普通液堿，成功將樹(shù)脂再生度提高了27%。此外，硝酸、固體氫氧化鈉等也都在不同的領(lǐng)域和環(huán)境中有所應(yīng)用。他們或是提高樹(shù)脂的交換容量，或是利用了廢棄液體，節(jié)約再生成本，總體達(dá)到了提高再生效果的目的。
　　3.1.2優(yōu)化再生操作
　　從對(duì)樹(shù)脂再生影響因素的分析可知，在實(shí)際操作過(guò)程中，提前將再生劑預(yù)熱到合適的溫度，控制再生劑濃度在中等濃度的范圍，減小再生液流速，增加再生液與樹(shù)脂接觸時(shí)間，添加表面活性劑等措施，都可以有效的提高再生效果。其中，二步進(jìn)酸法、二步進(jìn)堿法是一種十分有效的方法。所謂“二步”，就是將再生液分兩步通入失效樹(shù)脂。第一步通入濃度相對(duì)較高的再生液，有助于失效樹(shù)脂與再生劑進(jìn)行充分的離子交換。待離子交換完畢后，進(jìn)行置換沖洗，然后進(jìn)行第二步，通入濃度相對(duì)較低的再生液，與未再生完全的樹(shù)脂繼續(xù)發(fā)生離子交換反應(yīng)，最終使得失效的樹(shù)脂再生完全。
　　在實(shí)際的除鹽系統(tǒng)中，陽(yáng)床和陰床通常并不是獨(dú)立工作。為了達(dá)到最好的除鹽效果，往往對(duì)陽(yáng)床和陰床采取多種不同形式的組合。針對(duì)不同的除鹽系統(tǒng)，設(shè)計(jì)不同的樹(shù)脂再生工藝，其再生效果也各有不同。
　　3.2電再生
　　離子交換樹(shù)脂的電再生法，是由清華大學(xué)的王方教授首次提出的。電再生法最初應(yīng)用于混床樹(shù)脂的再生，通過(guò)對(duì)陽(yáng)床、陰床再生特點(diǎn)分析和電再生設(shè)備的改進(jìn)，目前電再生法已經(jīng)可以應(yīng)用在復(fù)床系統(tǒng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)床中失效陽(yáng)床和陰床樹(shù)脂的分別再生。此種方法用純水做再生液，不引入任何其他酸堿雜質(zhì)。通電后，利用水電離所產(chǎn)生的H+和OH-，完成與失效樹(shù)脂之間的離子交換，再生效果很好。由于運(yùn)行過(guò)程中不消耗酸堿等化學(xué)藥劑，因此，無(wú)廢物排放，不污染水體和環(huán)境，只消耗少量電能和純水，經(jīng)濟(jì)效益極好。但是由于擁有更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，電再生法仍是一種極有前景并且值得推廣的提高樹(shù)脂再生效果的方法。
　　4 結(jié)語(yǔ)
　　在陽(yáng)床、陰床廣泛應(yīng)用的今天，樹(shù)脂失效后的再生問(wèn)題顯得尤為重要。優(yōu)良的再生效果能夠保證交換床正常工作，提高水質(zhì)并延長(zhǎng)制水周期。通過(guò)合理選用再生劑，規(guī)范和優(yōu)化日常再生操作，設(shè)計(jì)新的再生工藝，可以達(dá)到提高樹(shù)脂再生效果的目的，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的共贏局面。本文由蘇州皙全水處理設(shè)備網(wǎng)提供任何人和單位不得轉(zhuǎn)載盜用。