树脂使用手册

树脂的氧化和降解树脂的化学稳定性可以用其耐受氧化剂作用的能力表示。

阳树脂被氧化后主要发生骨架的断链，而阴树脂则主要表现为季胺基团的降解。

1、阳树脂的氧化：阳树脂被氧化后主要表现为骨架断链，生成低分子的磺酸化合物以及羧酸基团。

其反应为：阳树脂遇到的氧化剂主要是游离氯与水反应生成的氧，其反应如下：过去原水中的游离氯主要来自生活用水的消毒。

近年来，由于天然水中有机物含量和细菌的增多，在混凝、澄清之前也需加氯，以达到灭菌和降低COD的作用，因此，必须注意游离氯对阳树脂的损害。

再生过程中，如果使用质量差的工业盐酸或副产品盐酸，其中含有氧化剂也会对阳树脂造成损害。

一般要求进入化学除盐设备的原水中，游离氯的含量应小于0.1mg/L。

2、防止阳树脂被氧化的方法：（1）活性炭过滤。

防止阳树脂被氧化的常用方法是通过活性炭过滤。

活性炭脱除游离氯的原理，不单纯是吸附作用，而是一种表面上的化学反应。

当活性炭表面吸附的氯达到一定浓度时，就会发生下列反应：式中：C*——活性炭；CO*——活性炭表面上生成的氧化物。

如果有充分的氯参加反应，CO*可以变为CO或CO2逸出，留下的活性炭可以继续吸附游离氯。

为此，为了脱除游离氯，可以使用较高的过滤流速（约50m/h）。

同时，活性炭吸着游离氯时具有很高的吸着容量（每克活性炭约可吸着6.5mg以上的Cl2）。

用活性炭去除水中的游离氯可以使用下列经验公式进行计算：式中：CO——进水游离氯的含量，mg/L；C——出水游离氯的含量，mg/L；L——活性炭层高，m；V——过滤流速，m/h。

考虑到HOCl的反应速度较慢，将上述公式修正为：制造活性炭的原材料一般对脱氯效率无影响。

水中有胶体或高浓度的有机物存在，将会严重缩短活性炭作为脱氯剂的寿命。

活性炭过滤器仅用于脱除游离氯时，可以用漏Cl2量≥0.1mg/L作为终点。

活性炭的寿命是很长的，例如：在活性炭层高0.76m，过滤速度6.1m/h的条件下，对游离氯含量2mg/L 的水进行脱氯，其使用寿命约为6年左右。

（2）选用高交联度的阳树脂。

随着树脂交联度的增大，其抗氧化性能增强。

阳树脂被氧化后，由于断链使骨架疏松，体积膨胀，含水量增大。

大孔型阳树脂因为交联度高，具有较好的抗氧化性能。

但是，随着树脂交联度的增加，其交换容量降低，价格增高，因此，在实际中很少使用。

3、强碱阴树脂的降解：强碱阴树脂遭受氧化后，主要表现为季胺基团的逐渐降解，而不会发生骨架的断链。

强碱阴树脂的降解主要是季胺基团按顺序分解为叔、仲、伯胺，甚至非碱性物质。

在化学除盐工艺中，其主要表现为中性盐分解容量，特别是硅交换容量的降低。

强碱阴树脂在运行中遇到的氧化剂主要是水中溶解氧，再生过程中遇到的氧化剂主要是碱中所含的ClO3-和FeO42-。

季胺基团受氧化的反应，如下式所示：强碱Ⅰ型阴树脂的抗氧化性能优于强碱Ⅱ型。

强碱阴树脂在长期使用中，其交换容量会逐渐降低。

4、防止强碱阴树脂降解的方法（1）使用真空除气器，减少阴床进水中的含氧量。

（2）做好碱液贮存及输送设备的防腐工作，降低再生液的含铁量。

（3）采用隔膜法制造的纯碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降低至6-7mg/L）。

（4）控制再生液温度：Ⅰ型阴树脂不得高于40℃；Ⅱ型阴树脂不得高于35℃。

（5）树脂应以氯型在低温下保存。

出水质量恶化出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。

出水质量恶化是指运行周期中间，除盐水的电导率和SiO2含量明显高于调试结果，不论其水质指标是否合格，都可以认为是发生了出水质量恶化现象。

当除盐水的电导率或SiO2含量明显增高时，为确定发生问题的原因，需要测定除盐水的pH值。

根据测定结果，判断除盐设备出水质量恶化故障，查找发生问题的原因。

下列的情况在除盐系统中是比较典型的：1、弱酸阳床：（1）出水碱度漏泄比规定值为高。

这是由于再生不合适，再生剂应为理论交换容量的110%，如采用串联再生，则须检查再生强酸树脂后的酸量是否足够再生弱酸树脂。

（2）出水硬度高于规定值。

如用硫酸再生，可能会有硫酸钙沉淀，这时硫酸钙渐渐水解，将产生钙硬，因此，当用硫酸再生时，须采用分步再生方法，并实行先低浓度、高流速，后高浓度、低流速的方法再生。

如串联再生，则应检查强酸阳树脂的再生废液是否已稀释。

2、强酸阳床：（1）出水钠漏泄高于规定值。

这不太发生，如有，则应检查再生步骤，有时阳床用混床再生废液串联再生，这时须注意混床废液最初的15-30%须弃去，否则将有钠离子进入阳床，此外，混床废液中的酸量须检查是否足够。

（2）出水漏硬度。

如果用硫酸再生，那时由于硫酸钙沉淀，应检查酸的浓度（从系统中取样分析）及再生流速，如水中钙离子量超过总离子的50%，须采用分级再生，最初浓度应不大于2%，流速为12升/小时/升树脂。

3、弱碱阴床：（1）出水矿物酸漏泄增加。

这问题可分为矿物酸漏泄真实增加和矿物酸漏泄表象增加。

a. 矿物酸漏泄真实增加。

一般出水电导率应为50μs/cm或以下，如再生不足，电导率曲线将缓慢上升，那就是出水酸度将逐步上升。

建议同时测定pH值，以校核矿物酸漏泄是否真实增加，而不是表象增加。

最后，如果弱碱树脂是串联再生，那么再生强碱树脂后的碱液是否足够，它应为理论交换容量的120-130%。

b. 矿物酸漏泄表象增加。

弱碱树脂是作为矿物酸的中和剂，真正的弱碱树脂（有90%以上的弱碱基）不会分解中性盐如氯化钠或硫酸钠，因此阳床必须运行正常，其出水钠漏泄很小，并须维持一定的pH。

如pH大于3.5，那就是阳床未能完全去除阳离子，这些中性盐流经弱碱阴床将增加电导率。

（2）高pH、漏钠、电导率增高。

这是由于阴树脂床中混入了阳树脂，在碱再生时，阳树脂呈钠型，在运行中逐渐放钠。

阴床出水有钠，是由于强酸阳床出水漏钠。

（3）二氧化硅问题。

如阴床串联再生，尤为容易产生此问题，强碱阴床再生后的碱液中含有二氧化硅，经弱碱阴床后，又进行了碱性中和，而使pH下降，当达到碱液中二氧化硅等电点时，二氧化硅就在树脂上沉淀下来。

在以后运行中，由于水解而使出水中二氧化硅增加。

解决这问题的方法是，再生强碱阴床后的碱液先排除15-30%，或将碱液稀释至2%，还须保证NaOH有理论工作交换容量的130%。

4、强碱阴床：不论是Ⅰ型还是Ⅱ型，关键问题是二氧化硅漏泄，与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同，强碱阴树脂的热稳定性较低，只有60℃及40℃，否则树脂会发生降解。

如因热及氧化作用，使强碱基团损失，这样就造成二氧化硅漏泄，因此，在运行中须保持在温度极限范围内。

此外，强碱阴树脂易受有机物污染，产生如下后果：（1）pH降低；（2）电导率增高；（3）二氧化硅漏泄增加；（4）淋洗水量增加。

其中：（1）和（2）是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的，（3）是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全，（4）是由于污染物的两性作用。

5、混床系统（1）淋洗水量增大。

混床系统淋洗水量增大是由于树脂的交叉污染，如NaOH与混入阴床的强酸阳树脂作用，将钠盐存在于阳树脂上，或HCl(H2SO4)与混入阳床的强碱阴树脂作用，将氯根（硫酸根）存在于阴树脂上。

交叉污染主要是由于树脂在分界面上的混杂。

在这情况下，钠及氯根（硫酸根）漏泄增大，使淋洗时间增加。

经验显示，虽然冲洗钠漏泄很麻烦，但其影响不及硫酸根离子漏泄严重，后者在凝结水净化系统中的后果尤为突出，常用的方法是将出水进行再循环，这方法是很耗时的。

采用三层混床树脂，可减少再生剂对阳、阴树脂的交叉污染，使混床淋洗水量过大的弊病得到改善。

（2）出水质量下降。

混床系统要求阳、阴树脂须充分混合。

如果阳、阴树脂混合不好，在很多部位还是呈分层状态，出水质量就会降低。

一个重要的事项是，在空气混合时，树脂床层上部的水层必须小于5厘米，如果树脂床不先疏水至上述水位，那么不管空气搅拌多么激烈，当搅拌停止时，树脂就按密度差别重力沉降，使阳、阴树脂分层，而产生上述问题。

建议采用反常规混床树脂，它既能使阳、阴树脂在反洗时彻底分层，又能在再生后均匀混合，解决了混床树脂的混合问题。

有机物的污染及处理一、强碱阴树脂遭受有机物污染的特征：1、树脂被污染后，颜色变深，从淡黄色变为深棕色，直至黑色。

2、树脂的工作交换容量降低，阴床的周期制水量明显下降。

3、有机酸漏入出水中，使出水的电导率增大。

4、出水的pH值降低。

正常运行情况下，阴床出水的pH值一般在7-8范围内（因有NaOH漏过），树脂遭受污染后,因有机酸的漏过，可使出水的pH值降至5.4-5.7。

5、SiO2含量增大。

水中所含有机酸（富维酸和腐殖酸）的解离常数大于H2SiO3，因此，附着在树脂上的有机物可以抑制树脂对H2SiO3的交换或排代出已吸着的H2SiO3，造成阴床SiO2过早漏过。

6、清洗水用量增加。

因为吸着在树脂上的有机物含有大量的-COOH基团，树脂再生时变为-COONa，在清洗过程中，这些Na+不断被阴床进水中的矿物酸排代出来，增加了清洗阴床的时间和用水量。

二、有机物污染对强碱阴树脂的影响1、强碱阴树脂对有机物的吸着力。

天然水中的有机物（以富维酸和腐殖酸为代表）经过H+交换及除碳后，因pH值的降低，有机物几乎全部以分子状态存在于阴床进水中。

因为腐殖酸分子量大，疏水性强，与强碱阴树脂的苯乙烯-二乙烯苯聚合的骨架具有较强的吸附能力-范德华力，同时，这些大分子的有机酸都含有多个羧酸基团，与OH型强碱阴树脂的季胺基官能团也具有较强的化学亲和力，因此使有机酸被强碱树脂牢固地吸着于颗粒表面。

强碱阴树脂的骨架改为亲水性的丙烯酸与二乙烯苯的聚合物，减少了骨架对有机酸吸附的范德华力，会使有机酸的吸着率略有降低。

如将OH型强碱阴树脂改为Cl型，则因改变了有机酸与强碱阴树脂的OH之间的酸碱中和反应，使化学亲和力下降，树脂对有机物的吸着率也会降低。

这种基团型态对有机物吸着的影响大于骨架材质的影响。

2、有机物的再生洗脱。

新的凝胶型强碱阴树脂的对有机物的吸着率很高（95%），洗脱率却很低（15%）。

随着运行周期的增加，吸着率基本不变，洗脱率虽从15%上升到60%以上。

但是，到树脂工作交换容量开始降低时，洗脱率也只有60%，这说明有机物仍不断地在树脂上积聚，它会进一步降低树脂的工作交换容量，并使出水质量恶化。

3、有机物特性的影响。

分子量比较大的腐殖酸，一方面由于分子量大，亲水性较差，另一方面因为所含的-COOH较少，所以它们主要是以范德华力吸附于树脂的骨架上，难于洗脱。

富维酸则因分子量小，含有的-COOH多，所以多以化学亲和力与树脂的多个交换基团相结合，再生过程中较容易被洗脱。

对天然水中的有机物根据其在水中的溶解度，可以分为悬浮的、胶体的和溶解的三种。

对于以物理吸附作用附着于树脂表面的悬浮有机物，可以使用加强过滤或对污染的树脂进行空气擦洗、超声波清洗等方法去除。