火電廠水處理陽(yáng)離子交換樹(shù)脂污染的原因與復(fù)蘇

丁 磊

（遼寧大唐國(guó)際錦州熱電有限責(zé)任公司，遼寧 錦州 121000）

0 前言

在火電廠的生產(chǎn)過(guò)程中，水作為大部分機(jī)械設(shè)備的工作介質(zhì)和冷卻手段其消耗量非常巨大。我廠化學(xué)水處理每天外供及自用除鹽水量在400m3/d 左右可見(jiàn)火電廠發(fā)電及工藝用水量之多。而火電廠的用水質(zhì)量必須嚴(yán)格要求，有的超高壓設(shè)備的補(bǔ)給水甚至需要接近純水水質(zhì)的補(bǔ)給水困為補(bǔ)給水質(zhì)的達(dá)標(biāo)與否關(guān)系到生產(chǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行。但是，由于火電廠的水源般都是沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的地下水，因此，必須對(duì)水進(jìn)行嚴(yán)格的處理后才能投入火電生產(chǎn)用。目前絕大多數(shù)火電廠都是采用離子交換法制取除鹽水而作為離子交換法核心部件的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂其性能的好壞將直接影響到電廠設(shè)備的安全、高教的運(yùn)行。因此，針對(duì)離子交換樹(shù)脂在生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)榛瘜W(xué)結(jié)構(gòu)遭到破壞或者收到雜質(zhì)污染而出現(xiàn)的中毒現(xiàn)象，準(zhǔn)確分析其受到污染的原因并提出相應(yīng)的解決辦法對(duì)火電廠生產(chǎn)運(yùn)行就顯得非常重要。

1 火電廠水處理陽(yáng)離子交換樹(shù)脂污染的原因

所謂離子交換樹(shù)脂，就是用苯乙烯或者丙烯酸通過(guò)聚合反應(yīng)生成的具有獨(dú)立三維空間的的立體骨架，再對(duì)骨架導(dǎo)入不同的化學(xué)基團(tuán)加以修飾所得到的物質(zhì).按照導(dǎo)入團(tuán)得性質(zhì)可分為陽(yáng)高于交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩大類。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂大都是向骨架導(dǎo)入硫酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H4OH)等酸性基團(tuán)，在水溶液中能夠電離出氫離子，溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離于進(jìn)行交換。如含有硫酸基的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可將其結(jié)構(gòu)式簡(jiǎn)單表示為R-SO3H 式中R 代表樹(shù)脂母體其交換機(jī)理為

水處理系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可以經(jīng)過(guò)離子交換反應(yīng)除去水中的金屬離子等陽(yáng)離子。從而為火電廠各種高壓設(shè)備提供合格的除鹽水。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂雖然比陰離子交換樹(shù)脂要相對(duì)穩(wěn)定，但在使用過(guò)程中，或者在運(yùn)輸及存儲(chǔ)時(shí)也容易因?yàn)橛泻ξ镔|(zhì)的侵入或者結(jié)構(gòu)的破壞而受到污染，嚴(yán)重影響陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的工作性能。樹(shù)脂污染一般分為二種氧化劑等污染和樹(shù)脂交換孔被雜質(zhì)堵塞或者表面被覆蓋，交換基團(tuán)被占據(jù)產(chǎn)生樹(shù)脂中毒，導(dǎo)致交換容量下降，再生困難。這種情況是可以通過(guò)樹(shù)脂性能恢復(fù)的處理來(lái)復(fù)蘇其機(jī)能。但是前一種情況樹(shù)脂老化是無(wú)法恢復(fù)的。結(jié)合火電廠的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，火電廠水處理系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂容易受到金屬離子的污染、懸浮物的污染和有機(jī)物的污染此外。油脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生劑的純度也會(huì)影響樹(shù)脂的性能。

1.1 金屬離子的污染

金屬離子的污染主要包括鐵污染和鋁、鈣污染。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂容易受到鐵污染主要是困為：火電廠的水源一般是地下水或者地表水，由于環(huán)境污染問(wèn)題，導(dǎo)致水中金屬離子尤其是鐵離子含量嚴(yán)重超標(biāo)；設(shè)備的進(jìn)水管道或者交換器內(nèi)部受到腐蝕而產(chǎn)生鐵化物；此外有的再生劑也含有少量的鐵雜質(zhì)。相關(guān)學(xué)者研究表明，鐵對(duì)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的污染主要是因?yàn)镕e3+，水源中的鐵離子大都以Fe2+的形式存在，其容易與樹(shù)脂發(fā)生交換反應(yīng)，而且Fe2+非常容易被氧化為Fe3+，而Fe3+在水溶液中容易形成帶正電荷的膠體粒子，帶正電荷的膠體會(huì)吸附其它雜質(zhì)進(jìn)步形成高價(jià)鐵化物而沉積在樹(shù)脂交換通道內(nèi)部，從而堵塞陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換通道；另外，由于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的吸附作用，懸浮狀態(tài)的鐵化物容易受到陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的吸附作用而在交換樹(shù)脂的表面形成一層鐵化物從而阻止了水中的其它離子與樹(shù)脂的交換反應(yīng)。

1.2 懸浮物的污染

水源中含有大量的懸浮物是造成陽(yáng)離子交換樹(shù)脂懸浮物污染的最主要的原因。在水的除鹽處理過(guò)程中，水中的大量懸浮物可直接進(jìn)入離子交換器這些懸浮物將包裹在陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的表面液膜層上，致使樹(shù)脂的交換容量降低，如果不進(jìn)行及時(shí)處理，隨著懸浮物的積累和積聚，將堵塞樹(shù)脂的離子交換通道嚴(yán)重污染陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。這種污染類型可以直接通過(guò)顯徽鏡來(lái)鑒別。

1.3 有機(jī)物的污染

由于環(huán)境污染等原因。火電廠的水源中存在著少量的有機(jī)雜質(zhì)，這些有機(jī)雜質(zhì)一般是相對(duì)分子量為500-5000 的高分子化合物。當(dāng)這些線性大分子有機(jī)物進(jìn)入陽(yáng)離子交換樹(shù)脂內(nèi)部時(shí)，分子內(nèi)帶負(fù)電的集團(tuán)將與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂帶正電的基團(tuán)發(fā)生電性復(fù)合作用，從而占據(jù)或者結(jié)合陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的活性基團(tuán)，致使樹(shù)脂的交換能力急劇下降。

1.4 油脂污染

油脂對(duì)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的污染主要是因?yàn)橛椭梢栽跇?shù)脂的表面形成一層致密的油膜這層油膜可以堵塞樹(shù)脂的離子交換通道入口，導(dǎo)致樹(shù)脂的交換容量急劇下降，還可導(dǎo)致樹(shù)脂粘結(jié)，影響樹(shù)脂的性能及出水的水質(zhì)。另外油膜也會(huì)增加樹(shù)脂的浮力反洗時(shí)會(huì)有較大損失。造成陽(yáng)離子交換樹(shù)脂污染的油脂主要有兩個(gè)來(lái)源，一是水源中存在的潤(rùn)滑油等油脂類物質(zhì)；一是水處理系統(tǒng)的設(shè)備密封措施不到位，導(dǎo)致油脂泄漏而造成樹(shù)脂的油脂污染。油脂污染可以通過(guò)觀察有無(wú)“彩虹”現(xiàn)象來(lái)鑒別。

1.5 再生劑的污染

再生劑的污染一般主要是由于再生劑的鐵含量超標(biāo)及再生劑中含氯引起的。有研究表明：再生劑中含有Fe3O4、NaCIO2時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成高價(jià)鐵酸鹽進(jìn)而導(dǎo)致鐵污染且游離氯會(huì)使樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（如溶脹、破損及降解等）嚴(yán)重影響樹(shù)脂的交換能力。

2 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂污染后的復(fù)蘇方法

首先，必須明確樹(shù)脂受到的是何種污染然后才能針對(duì)性的采取復(fù)蘇措施。把好水源關(guān)，樹(shù)脂中的污染物主要與水資源有關(guān)系因此水資源成為防止樹(shù)脂污染的一個(gè)重要因素。避免直接將井水被污染的其它水源直接送入陽(yáng)床。一般采用自來(lái)水，自來(lái)水中沒(méi)有懸浮物，可以避免污染，利用自來(lái)水還有另外—十優(yōu)勢(shì)，那就是可以提高樹(shù)脂的工交降低此對(duì)程中的酸堿消耗量；但是利用自來(lái)水的管道，應(yīng)該隨時(shí)清理，避免腐蝕.機(jī)械工作中所需要的油脂應(yīng)避免對(duì)水源的污染。

鐵污染可以采用10%的鹽酸進(jìn)行浸泡處理然后用蒸餾水沖洗反復(fù)進(jìn)行直至排出的廢液中無(wú)Fe3+再用堿沉淀鐵離子然后調(diào)節(jié)附至中性即可。為預(yù)防陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的鐵污染，建議定期用5%—10%的熱鹽酸溶液浸泡。發(fā)生鋁、鈣污染時(shí)，通常采用10%的鹽酸溶液加絡(luò)合劑對(duì)陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行沖洗就可達(dá)到復(fù)蘇的效果。

有機(jī)物污染有兩種方法可以復(fù)蘇，是采用氯化鈉和氫氧化鈉按3比1 的比例配置成的混合溶液對(duì)被污染的樹(shù)脂進(jìn)行浸泡處理然后用鹽酸除去沉淀物，調(diào)節(jié)PH 即可復(fù)蘇陽(yáng)樹(shù)脂，二是采用含次氯酸鈉的氫氧化鈉溶液處理但是次氯酸鈉的強(qiáng)氧化性對(duì)樹(shù)脂有損害使用時(shí)必須嚴(yán)格控制濃度和時(shí)間，處理次數(shù)般不能超過(guò)兩次。

油脂污染采用5%的NaOH 溶液、或NaOH 與Na2CO3混合液進(jìn)行清洗，也可采用非離子型表面活性劑來(lái)復(fù)蘇陽(yáng)樹(shù)脂。而懸浮物的污染利用空氣來(lái)攪動(dòng)樹(shù)脂，達(dá)到對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行擦洗的目的，今兒復(fù)蘇樹(shù)脂。再生劑的污染目前還沒(méi)有很好的解決辦法。只能通過(guò)控制再生劑中的Fe3+，NaCI 等雜志的含量來(lái)預(yù)防污染。

3 結(jié)語(yǔ)

為保證陽(yáng)離于交換樹(shù)脂的性能，必須定期對(duì)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行清洗和保養(yǎng)；重視水源的監(jiān)督和控制；嚴(yán)格預(yù)防可能發(fā)生的各種污染。發(fā)生污染后能及時(shí)有效的復(fù)蘇樹(shù)脂.以保證火電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)化部電廠化學(xué)[M].中國(guó)電力出版社，2004.

［2］宋姍姍.動(dòng)力設(shè)備水處理手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社.