陰陽混合樹脂的反應(yīng)與再生問題剖析

新樹脂的預(yù)處理：
由于運(yùn)輸及保管等各方面的原因，容易使新樹脂產(chǎn)生脫水。憑肉眼和手感均可發(fā)現(xiàn)。如遇此種情況，為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產(chǎn)生爆裂破碎，造成不必要的浪費(fèi)，必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時左右（浸泡時好經(jīng)常攪拌），使樹脂充分膨脹，經(jīng)清水漂洗至無鹽味后方可使用。沒有上述現(xiàn)象，則樹脂不必進(jìn)行預(yù)處理。
樹脂裝填：
國內(nèi)混床設(shè)備的樹脂裝填高度為陽樹脂5（6）00mm，陰樹脂10（2）00mm，非再生態(tài)時（即陽樹脂為鈉型，陰樹脂為氯型時）陽樹脂裝填高度不能高過中排口，但也不宜低于中排口5cm。陰陽樹脂裝填比例為2：1（或1.5：1）。001x7MB陽離子交換樹脂在下，201x7MB陰離子交換樹脂在上。

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樹脂沖洗：
樹脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹脂層，直至出水清晰、無氣味、無細(xì)碎樹脂為止。
用約2倍樹脂體積的4-5HCl溶液，以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后，浸泡4-8小時，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速為10-20m/h。
用約2倍樹脂體積的2-5NaOH溶液，按上面進(jìn)HCl溶液的方法通入和浸泡。排去堿液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復(fù)進(jìn)行2-3次，則效果更佳。
陰陽樹脂混合：
沖洗結(jié)束后，打開下進(jìn)、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進(jìn)氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥，再迅速開啟上進(jìn)閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產(chǎn)生氣泡，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時，可以重復(fù)混合操作）。
注意事項：
運(yùn)行一年以上，須檢查樹脂實際裝填高度，如樹脂層高不夠了，就需要相應(yīng)填補(bǔ)樹脂。
混床出水指標(biāo)主要有兩項，一項是電導(dǎo)率＜0.2us/cm，另一項是硅含量Csio2＜0.02mg/L，為合格。
如果混床周期制水量明顯下降，出水指標(biāo)不穩(wěn)定，再生酸堿耗、水耗居高不下，那就要對樹脂是否被污染及樹脂強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行再生或檢測。
脫鹽水混床再生要求 說明：
1、反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗用檸檬酸溶液循環(huán)清洗的
2、混床的分層、再生規(guī)范、清洗合格、混合均勻=出水電導(dǎo)率合格。 3、如果是鐵中毒樹脂會發(fā)紅，多數(shù)原因是因為樹脂在使用過程中因設(shè)備中的鐵、處理液中有鐵，樹脂污染一般是高價鐵，可用5左右的HCI進(jìn)行處理，好循環(huán)，也可浸泡，時間在5－8小時，把高價鐵變?yōu)榈蛢r鐵。處理好后，樹脂再用清水清洗。
混床出水電阻率≤1MΩ時混床需要再生。本混床的陰陽樹脂再生操作規(guī)程采用“二步再生法"—— 即先對陰離子（上部）進(jìn)堿再生；再對陽離子樹脂（下部）進(jìn)鹽酸再生。
 一、陰陽樹脂分層
反沖洗：開啟下進(jìn)閥、上排閥、啟動中間水泵，用RO出水大流量（約3000L/h）沖洗20分鐘后，小流量（約600L/h）的沖洗約15分鐘使樹脂松動分層。
樹脂分層的好壞，還與樹脂的失效程度有關(guān)，樹脂失效程度越大，分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結(jié)抱團(tuán)無法分層時：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調(diào)節(jié)排空閥門，使壓縮空氣從混床由下進(jìn)上排出，從上下窺視鏡觀察樹脂松動以利分層，視其情況可以延長操作時間和次數(shù)，再按照上述反沖洗方法處理陰陽樹脂的分層。
陰陽樹脂的分層是再生操作中非常關(guān)鍵和重要的步驟之一。
 二、排除柱內(nèi)積水)
排水靜置沉降：關(guān)閉中間水泵及進(jìn)水閥，打開中排閥、下排閥，排盡樹脂柱內(nèi)積水（以免再生液被稀釋），水流盡后靜置5分鐘。
三、配制酸堿液注意事項
配制酸堿液時務(wù)必小心操作，戴上護(hù)目鏡、橡膠手套和口罩等，保持室內(nèi)通風(fēng)；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時就醫(yī)。
 四、陰樹脂進(jìn)堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好；2、調(diào)節(jié)好堿液桶上的出液閥門，打開進(jìn)堿閥（上進(jìn)），啟動堿液泵，打開排空閥排除其空氣，待堿液進(jìn)入后，浸泡陰樹脂層時，關(guān)閉排空閥，開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h（進(jìn)堿約45分鐘）；3、堿液進(jìn)完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)堿管線20分鐘，再關(guān)閉堿液泵、進(jìn)堿閥；4、再打開上進(jìn)水閥、啟動中間水泵，用RO水進(jìn)行沖洗至中排閥排出，直至pH =10為止。再打開下排水閥，關(guān)閉中排水閥，直至出水
五、陽樹脂進(jìn)酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好；2、調(diào)好酸桶上的出液閥門，打開進(jìn)酸閥（下進(jìn)），啟動酸液泵，打開排空閥排除其空氣，待酸液進(jìn)入后（流量約
為250-300l/h）浸泡陽樹脂層時（中排窺視鏡觀察），關(guān)閉排空閥，同時開啟中排閥并控制其開啟程度；3、中排出液pH =1時可適當(dāng)加大進(jìn)酸流量，以使陽樹脂不發(fā)生撓動為佳（進(jìn)酸約需40分鐘）；4、酸液進(jìn)完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進(jìn)酸管線20分鐘，關(guān)閉酸液泵 、進(jìn)酸閥；5、再打開上進(jìn)閥、下進(jìn)閥，啟動中間水泵用RO水進(jìn)行沖洗，測試中排閥的出水pH =7-8時，關(guān)閉上進(jìn)、下進(jìn)閥，由中排把水排盡。
 六、陰陽樹脂混合
1、樹脂清洗合格后，打開下進(jìn)、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關(guān)中間水泵和進(jìn)水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣量（進(jìn)氣壓力為
0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進(jìn)氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)氣閥、排空閥，再迅速開啟上進(jìn)閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產(chǎn)生氣泡，從而影響混床的出水水質(zhì)（若混合效果不佳時，可以重復(fù)混合操作）。
  七、混床的沖洗
混合完畢后，用RO出水進(jìn)行正洗。正洗流量一般為2000L/h，沖洗約30分鐘，以排出水符合純化水水質(zhì)指標(biāo)為終點。
八、再生過程中可能出現(xiàn)的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內(nèi)積水由下排閥排掉，打開排氣閥，然后以很低的流速(使樹脂層不動)以反洗的方式從柱體下部進(jìn)水，當(dāng)液面淹沒全部樹脂時，立即停止進(jìn)水，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進(jìn)行沖洗即可。
2、影響樹脂再生程度的因素，主要有再生劑的用量、濃度、純度、再生時間、再生劑的流速、再生時的溫度等，在實際操作中應(yīng)予注意。混床允許工作壓力≤0.2MPa。

陰陽混合樹脂的反應(yīng)與再生問題剖析

　　一、交換能力

　　氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+)，當(dāng)遇到金屬離子或其它陽離子，就發(fā)生互相交換作用，但交換后的樹脂，就不再是氫型樹脂了。例如，當(dāng)水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當(dāng)大時，磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子，可和鈣、鎂離子進(jìn)行交換，而形成鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂，如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強(qiáng)酸性陽離子樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂)氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數(shù)有密切關(guān)系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數(shù)增加而增加，即價數(shù)越高的陽離子被交換的傾向越大。此外，若價數(shù)相同，離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大。如果以自來水中經(jīng)常出現(xiàn)陽離子列為參考對象。

離子交換樹脂

　　二、交換容量

　　離子交換樹脂進(jìn)行離子的交換反應(yīng)的性能，主要由交換容量表現(xiàn)出來。所謂交換容量是指每克干樹脂所能交換離子的毫克當(dāng)量數(shù)，以mol/g為單位。當(dāng)離子為一價時(如K+)，其毫克當(dāng)量數(shù)即為其毫克分子數(shù)，對于二價(如Ca2+)或更多價離子(如Fe3+)，其毫克當(dāng)量數(shù)即為其毫克分子數(shù)乘以其離子價數(shù)。交換容量又分為總交換容量、操作交換容量和再生容量等三種表示方法?？偨粨Q容量表示每克干樹脂所能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基總量，屬于理論性計量。操作交換容量表示每克干樹脂在某一定條件下的離子交換能力，屬于操作性計量，它與樹脂種類、總交換容量，以及具體操作條件(如接觸時間、溫度)等因素有關(guān)，可用于顯示操作效率。再生容量表示每克干樹脂在一定的再生劑量條件下，所取得的再生樹脂之交換容量，可用于顯示樹脂再生效率。

　　由于樹脂的結(jié)構(gòu)不同(主要是活性基數(shù)目不同)，強(qiáng)酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的交換容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基數(shù)目通常多于于強(qiáng)酸性，故總交換容量較高約7.0~10.5mol/g，相形之下，強(qiáng)酸性僅約3.2~4.5mol/g而已，但在實際應(yīng)用中，弱酸性的操作交換容量卻不一定高于強(qiáng)酸性，例如，pH值低于5時，弱酸性的操作交換容量為零，根本無交換作用。在pH值為6.5時，兩者的操作交換容量相似；但在堿性溶液中，弱酸性遠(yuǎn)高于強(qiáng)酸性。在再生容量方面，弱酸性則通常高于強(qiáng)酸性，故弱酸性的使用壽命會更長一些。

離子交換樹脂

　　三、再生

　　離子相對濃度高低對樹脂的交換性質(zhì)會產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)水溶液中氫離子的濃度相當(dāng)大時，鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂中的鈣離子或鎂離子，可與氫離子進(jìn)行交換，重新成為氫型陽離子交換樹脂。換言之，交換反應(yīng)也可以反方向進(jìn)行。由于離子交換過程是可逆的，因此當(dāng)交換樹脂交換了一定量的離子后，可用相對濃度較高的氫離子再取代下來，使之一再重復(fù)被循環(huán)使用，這種作用稱為再生。其反應(yīng)式如下：(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+當(dāng)氫型樹脂中的氫離子，都被其它硬度離子交換后，這些樹脂就沒有軟化水質(zhì)作用，此時之狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。再生操作主要目的就是將已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)的樹脂，利用再生劑洗出所交換來的陽離子，讓樹脂重新再回復(fù)到原有的交換容量，或所期望的容量程度，或原有的樹脂型態(tài)等。無論是強(qiáng)酸性或弱酸性陽離子交換樹脂，都可以使用稀硫酸或稀鹽酸作為再生劑，但一般認(rèn)為以稀硫酸作為再生劑，效果可能會好一些。因為樹脂若吸附有機(jī)物的話，稀硫酸較稀鹽酸更能解析出有機(jī)物，所以一般工藝多采用稀硫酸為再生劑。不過實際應(yīng)用時，可能因為硫酸的取得較為困難，所以多使用鹽酸作為再生劑居多。

離子交換樹脂

　　四、影響再生特性的主要因素

　　氫型樹脂的再生特性與它的類型和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，強(qiáng)酸性氫型樹脂的再生比較困難，需要的再生酸液的劑量比理論值高許多，而且必須較長的接觸時間。相形之下，弱酸性氫型樹脂的再生則比較容易，需要的再生酸液的劑量僅比理論值高一些，也不需要長的接觸時間。一般認(rèn)為，在硫酸或鹽酸的用量為其總交換容量的二倍時，每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間是：強(qiáng)酸性約30~60分；弱酸性約30~45分。此外，氫型樹脂的再生特性也與它們的「交聯(lián)度」有關(guān)。所謂交聯(lián)度乃是定量樹脂中所含的交聯(lián)劑(如苯乙烯)的質(zhì)量百分率。通常交聯(lián)度低的樹脂，其特征是聚合密度較低，內(nèi)部空隙較多，網(wǎng)孔大，對水的溶脹性好，但對離子選擇較弱，交換反應(yīng)速度快，較易再生，因此每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間較短。反之，交聯(lián)度高的樹脂，則需要較長再生酸液與樹脂接觸的時間。無論強(qiáng)酸性或弱酸性氫型樹脂的「交聯(lián)度」均可以在制造時控制。由于氫型樹脂的網(wǎng)孔不僅提供了良好的離子交換條件，而且也像活性碳一般，能產(chǎn)生分子吸附作用，也可能吸附各種有機(jī)物，因此容易受到有機(jī)物污染，而影響其操作效率，也使得其再生操作發(fā)生困難。如果樹脂在使用過程中，吸附了有機(jī)物，特別是大分子有機(jī)物，再生接觸時間必須更久，而且通常要提高溫度(70~80℃)才能除去大部分有機(jī)物，以免其效能降低太快，同時在高溫下操作，也可以加速再生反應(yīng)時間，使浸泡接觸時間得以因而縮短。在這方面應(yīng)用的再生劑，以硫酸較佳，理由是硫酸在加熱時相當(dāng)安定，鹽酸則可能會產(chǎn)生有毒的氯化氫氣體。