離子交換樹脂的有機(jī)物污染及其復(fù)蘇

鞠菲

【摘 要】 介紹了樹脂污染機(jī)理和樹脂吸收有機(jī)物的機(jī)理，并對污染樹脂常用的幾種復(fù)蘇方法做了簡要介紹和比較。

【關(guān)鍵詞】 離子交換樹脂 有機(jī)物污染 復(fù)蘇 機(jī)理

【Abstract】 Introduces the resin pollution mechanism and the resin absorption mechanism of organic matter，and the pollution resin commonly used several kinds of recovery methods are briefly introduced and compared.

【Key words】 Ion exchange resin organic pollutant rescovery The mechanism

1 前言

有機(jī)物污染樹脂是離子交換水處理工藝中的一個十分棘手的問題，樹脂被污染后引起樹脂性能下降，制水量減少，出水水質(zhì)惡化，因此解決有機(jī)物污染樹脂的問題是當(dāng)前純水制備工作的一個課題。

離子交換樹脂在電力、化工、冶金等行業(yè)中的純水制備中得到廣泛應(yīng)用，在使用過程中，陰樹脂會出現(xiàn)工作交換容量下降，出水品質(zhì)變差，堿耗增加等現(xiàn)象。特別是梅雨季節(jié)，原水中有機(jī)物膠體含量上升，導(dǎo)致樹脂嚴(yán)重污染而中毒，為了減輕和消除這種現(xiàn)象，要了解有機(jī)物污染樹脂的原理及掌握污染后的樹脂復(fù)蘇新方法，以保障水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。

2 樹脂污染機(jī)理

樹脂為多孔網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，多孔網(wǎng)眼系離子在樹脂內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)出的通道，通道內(nèi)壁具有眾多功能基團(tuán)，是離子交換反應(yīng)的活性點(diǎn)，一旦此活性點(diǎn)被覆蓋，離子交換過程就無法進(jìn)行。在離子交換過程中，交換勢能較高、附著力強(qiáng)的離子或大分子之類的物質(zhì)，吸附或被交換到樹脂上，而在再生時卻難以洗脫下來，從而阻止了離子交換；或是在離子交換反應(yīng)過程中生成難溶的沉積物，并沉積在樹脂內(nèi)部，阻塞了離子交換的通道[2]。

3 樹脂吸收有機(jī)物的機(jī)理

有資料介紹富里酸的pK值是4.5，腐植酸的pK值稍大一些。和碳酸的解離常數(shù)（pK1=6.38，pK2=10.25）相比可知，它們的酸性比碳酸還強(qiáng)。當(dāng)環(huán)境pH值小于4時，腐植酸和富里酸的離子化程度比較小，其行為象一種不帶電的分子；當(dāng)pH值增加時，其離子化程度增加，表現(xiàn)為一種大分子量的陰離子。

既然富里酸是一種弱酸，一般說來只有在堿性介質(zhì)中才能離解，在中性介質(zhì)中只有部分離解，所以在陽離子交換水中它呈分子狀態(tài)，當(dāng)水中強(qiáng)酸被樹脂（強(qiáng)堿樹脂和弱堿樹脂）吸收之后，水接近中性，它們開始離解，形成的離子就能和樹脂相作用：

RN（CH3）3.OH+H.FARN（CH3）3.FA+H2O

RN（CH3）2+H.FARN（CH3）2.H.FA

式中H.FA-為富里酸。由于H.FA是弱酸，所以上述第二個反應(yīng)吸收的H.FA很易水解，它和弱酸樹脂結(jié)合能力較低。強(qiáng)堿樹脂基團(tuán)內(nèi)的高pH環(huán)境對吸收H.FA十分有利，如果強(qiáng)堿基團(tuán)是Cl-型，則吸附有機(jī)物的能力就低得多，表1上的數(shù)據(jù)證明了這一點(diǎn)。用Cl-型的大孔強(qiáng)堿陰樹脂作為有機(jī)物清除劑是因?yàn)閺纳舷疵撊菀?，但由于Cl-型樹脂吸收有機(jī)物能力低，有機(jī)物易漏過，此外，原水經(jīng)Cl-型陰床后水中氯離子比率加大，進(jìn)入陽床水中堿度減小，對除鹽十分不利。

從離子排代過程看，有機(jī)物的漏過一般出現(xiàn)在硅酸和碳酸漏過后，硫酸和鹽酸漏過前。但是由于腐植酸和富里酸的形式不同，使得這一漏過規(guī)律有例外。

丙烯酸類強(qiáng)堿陰樹脂吸附有機(jī)物的能力比苯乙烯類強(qiáng)堿樹脂的低，但是洗脫吸著的有機(jī)物的效率卻比后者的高（見表2）。雖然丙烯酸類強(qiáng)堿基團(tuán)的堿性稍弱一些，但它們都是強(qiáng)堿基團(tuán)，因此吸附有機(jī)物能力差別的主要原因是這兩種樹脂骨架的差別。丙烯酸系樹脂的骨架主要部分是鏈烴，苯乙烯類樹脂的骨架主要是芳香烴，這和腐植酸、富里酸的結(jié)構(gòu)很相似，因此它們之間有較強(qiáng)的物理吸附結(jié)合。如果將交聯(lián)劑二乙烯苯改為鏈烴交聯(lián)劑（如脂基化合物），其吸收有機(jī)物的能力就有所降低，洗脫有機(jī)物的能力有所提高。

4 常用的化學(xué)復(fù)蘇法

各種復(fù)蘇方法復(fù)蘇效果見表3[4]。

5 結(jié)語

離子交換樹脂的污染較為普通，應(yīng)從兩個方面開展工作：一是盡可能防止污染；二是要采取有效的復(fù)蘇方案，使污染后的樹脂復(fù)蘇，這樣，不僅可以降低制水成本，確保設(shè)備安全運(yùn)行，同時也可減小對環(huán)境的污染，降低工作強(qiáng)度，具有很好的實(shí)際意義。

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