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【純水設(shè)備http://】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。陽床與陰床中的樹脂在工作過程中，交換容量逐漸達(dá)到飽和，失去對離子的交換能力。失效的樹脂需要再生，其再生水平是提高水質(zhì)，增加出水量，延長樹脂使用壽命的重要環(huán)節(jié)。介紹影響樹脂再生效果的相關(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+等陽離子以及Cl-、SO42-等陰離子。這些有害成分進(jìn)入鍋爐后，會在其表面結(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)組的運行帶來安全隱患。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。原水依次通過填裝陽離子交換樹脂的陽床和陰離子交換樹脂的陰床后，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，在工作過程中，陽床、陰床的樹脂都會逐漸耗盡，加上原水中有機(jī)物、微生物和膠體等成分的污染，樹脂會失去除鹽功能。此時，需要對樹脂分別進(jìn)行再生。研究表明，無論是陽樹脂還是陰樹脂，其再生度越高，則再生后，樹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，好的再生效果可以保證除鹽系統(tǒng)的正常運行，延長制水時間，提高制水量和出水品質(zhì)。因此，研究如何提高樹脂的再生效果，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　2再生機(jī)理及再生效果影響因素
　　2.1 樹脂再生基本原理
　　離子交換樹脂工作時，分別通過陽樹脂中的H+和陰樹脂中的OH-將進(jìn)水中的陽離子和陰離子置換出來。這個過程是可逆的，再生即是除鹽的逆過程。也就是分別用一定量的酸和堿與失效的樹脂反應(yīng)，H+和OH-將樹脂吸附的離子重新置換出來，自身再一次與樹脂結(jié)合，使樹脂恢復(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 樹脂再生效果的影響因素
　　樹脂的再生是一個復(fù)雜的過程，從再生劑的選取、再生劑的質(zhì)量到再生樹脂的沖洗等等，每一個環(huán)節(jié)都可能影響到樹脂最終的再生效果。分析影響再生的各種因素，有助于我們在實際操作中分析和采用合理工藝，從而盡可能的提高樹脂再生效果。
　　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)用于樹脂的再生過程。雖然HCl的價格較貴，但其再生度高，可延長制水時間，提高制水量，節(jié)約制水成本。而NaOH既可作為強(qiáng)堿陰樹脂的再生劑又可作為弱堿陰樹脂的再生劑，適用范圍相當(dāng)廣。除此之外，在某些特定的場合與環(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促使樹脂中離子的擴(kuò)散速度加快，有利于再生，尤其對于陰樹脂的再生，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?？刂圃?/span>35～40℃附近。過高的溫度會導(dǎo)致樹脂內(nèi)部基團(tuán)的分解，影響樹脂的正常使用，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脂的再生度和破碎率。對于陽樹脂，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。這是因為在低濃度區(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，高濃度的再生劑使樹脂發(fā)生破碎，再生度反而降低。再生液濃度對陰樹脂的影響也呈現(xiàn)類似的規(guī)律。只是在高濃度區(qū)再生度增長緩慢而非呈現(xiàn)下降趨勢。
　　2.2.4沖洗水質(zhì)
　　失效樹脂經(jīng)過離子交換再生后，需要用水沖去多余的酸和雜質(zhì)離子。如果沖洗不徹底，殘留的離子會增加循環(huán)系統(tǒng)中有害離子的成分，同時減少樹脂的交換容量，不能達(dá)到理想的再生效果。有研究指出，用大于等于10M -cm的水沖洗陰陽樹脂后，樹脂的再生度、交換容量均要高于自來水沖洗效果，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)等也都對樹脂的再生效果產(chǎn)生或多或少的影響。在日常再生過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮各個因素的綜合作用，擇優(yōu)選取最佳的再生方案。
　　3樹脂再生效果提高
　　3.1化學(xué)再生
　　化學(xué)再生是一種成熟的樹脂再生方法。但是其再生過程會產(chǎn)生大量的酸堿廢液，造成環(huán)境污染和能源浪費。由于影響樹脂再生的因素眾多，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，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，但是對其選擇并沒有嚴(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合的酸堿鹽。清華大學(xué)的趙會義等用硫酸亞鐵作為陰床再生劑，通過改變再生劑的濃度、流速等實驗研究，指出用硫酸亞鐵作再生劑，降低了鉻離子對樹脂骨架的破壞，其再生效果優(yōu)于常規(guī)再生劑氯化鈉；陳國宏用高純的離子膜液堿代替普通液堿，成功將樹脂再生度提高了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
　　從對樹脂再生影響因素的分析可知，在實際操作過程中，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，增加再生液與樹脂接觸時間，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脂。第一步通入濃度相對較高的再生液，有助于失效樹脂與再生劑進(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，通入濃度相對較低的再生液，與未再生完全的樹脂繼續(xù)發(fā)生離子交換反應(yīng)，最終使得失效的樹脂再生完全。
　　在實際的除鹽系統(tǒng)中，陽床和陰床通常并不是獨立工作。為了達(dá)到最好的除鹽效果，往往對陽床和陰床采取多種不同形式的組合。針對不同的除鹽系統(tǒng)，設(shè)計不同的樹脂再生工藝，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)用于混床樹脂的再生，通過對陽床、陰床再生特點分析和電再生設(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)，可同時實現(xiàn)復(fù)床中失效陽床和陰床樹脂的分別再生。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-，完成與失效樹脂之間的離子交換，再生效果很好。由于運行過程中不消耗酸堿等化學(xué)藥劑，因此，無廢物排放，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脂再生效果的方法。
　　4 結(jié)語
　　在陽床、陰床廣泛應(yīng)用的今天，樹脂失效后的再生問題顯得尤為重要。優(yōu)良的再生效果能夠保證交換床正常工作，提高水質(zhì)并延長制水周期。通過合理選用再生劑，規(guī)范和優(yōu)化日常再生操作，設(shè)計新的再生工藝，可以達(dá)到提高樹脂再生效果的目的，實現(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。