【word】离子交换树脂的绿色再生工艺

离子交换树脂的绿色再生工艺
No.9.2011
北京电力高等专科学校
BeijingElectricPowerCollege科学研究叫
离子交换树脂的绿色再生工艺
王道明
(海南金海浆纸业有限公司水环处,海南洋浦578101)
摘要:离子交换树脂的绿色再生工艺目前主要指的是电再生工艺,其与以往的化学再生工艺的主要区别是利用电力,水及先进的再生技
术取代了化学酸碱再生的传统工艺,其以节约成本,绿色无污染为主要特点.本文就将从常见的复床和混床树脂的再生工艺阐述树脂电再生的
一
般工艺原理和研究成果,期望对离子交换树脂的绿色再生工艺的推广和普及以及发展起到积极作用.
关键词:离子交换树脂;电再生;绿色工艺
中圉分类号:X72文献标识码:A
随着离子交换树脂技术的普及和推广,离子交换树脂的绿色再生工艺也得到了较快发展,其中离子交换树脂的电再生工艺为其产业化打下
了坚实的基础.直流电场下,以普通纯水代替化学酸碱再生剂来电再生
失效的离子交换树脂的再生工艺使得水处理树脂再生变成一种经济,环
保,绿色无污染的新兴技术.
一
,混床离子交换树脂电再生
普通混床中的离子交换树脂会在使用过程中逐步失效.但是.只要
把混床中失效的树脂从混床中吸出.经过体外电再生器再生后将其打
人.就能使原混床继续工作.
混床树脂的化学再生方案常常比较复杂.而其电再生工艺操作非常简单,并不需要分离阴,阳树脂.只需要将混床失效的树脂以水力输送到
体外预设的电再生器,进行树脂体外再生的同时,可将已经再生的树脂
再次输送回混床,从而可实现体外再生树脂流态化.除普通的混床之外,还有一般常见的高速混床,这类混床常于高流速状态下进行工作,其
树脂的失效速率较快.需要借助水力将其送到专门交换树脂电再生器先
进行化学再生.之后进行二级电再生,之后将再生的树脂输回到高速
床继续使用.这种再生方式由于采取电化二级再生,再生的效果好,而且体外电再生比较很方便,输送系统也可串联持续工作.
为获得电导率为0.055p,S/cm左右的的纯水,通常在普通混床设备后加装抛光混床来进行水的精处理.加装的抛光混床所用的树脂是密
度比较接近的阴,阳树脂混合物.因为不能将这种树脂的阴,阳部分分开,所以是不能利用化学再生方案将其再生,如果不采用绿色再生工艺,
这种树脂只能成为一次性耗材,大大增加了成本.但是,如果利用电再生工艺将换下的树脂进行再生,就可以变废为宝,降低成本,大大增加经
济效益.相关研究表明,利用电再生获得的混床树脂具有再生效率高, 效果好的特点.充分显示了电再生树脂工艺的可行性.一般混床树脂的
再生电压设定为35V,时间设定为60rain左右.与化学再生方案相比, 利用电再生法可以提高阳性树脂再生率70%左右,提高阴树脂再生率
9o%左右.能够完全达到混床离子交换树脂的应用要求.
二,复床离子交换树脂电再生
复床指的是将阴离子树脂和阳离子树脂分别置于两个不同的设备当中,而混床是将阴离子树脂和阳离子树脂混合于同一个设备当,所
混床和复床在结构上有着本质的区别.由于复床的水力系统处于流程
的中前位置.其承担了绝大多数的树脂脱盐工作,所以和混床离子交换
树脂再生相比.复床离子交换树脂电再生有明显的特点,复床的阴床和
阳床的再生一般是不同步的,其水力系统在再生过程中也是不相同步
的.阴床和阳床均在不同的时间分别进行电再生.对于混床离子交换树脂的电再生过程一般是将树脂送人体外的电再生器时,电再生用水电
离所产生的氢离子和氢氧根离子都会得到充分利用,所以再生器浓水室
的排水都呈中性.不同的是,复床电再生过程阳床与阴床不相同步,如果阳床优先发生再生反应,则氢离子逐渐减少,氢氧根离子逐渐增加,使
得浓水室的排出水呈碱性.相反,如果阴床优先发生再生反应,则氢氧根离子逐渐减少,氢离子逐渐增加,使得浓水室的排出水呈酸性.为避免此类情况发生,复床再生装置添加双极膜,将再生室分成两部分,一边
是阳床树脂再生室,另一边是阴床树脂再生室.在直流电的作用下,水
电离产生的氢氧根离子和氢离子分别向阴,阳树脂再生室移动,并和相
应的离子交换树脂发生反应,将已经失效的树脂转化成有活性的树脂,
从而实现了树脂的再生,同时也避免了阴,阳两极不同步所发生PH 变
化的现象.
文章编号:1009—0118(2011)09—0240一O1
由于复床处在整个装置脱盐系统上游,失效的阳性树脂除吸收了大量Na以外,还会吸收大量的Mg”,ca”,如果生硬地利用混床电再生器来再生复床树脂,那么在电再生过程中水电离的氢离子可以和树脂上
的Mg2,Na和ca”发生交换,当ca”,Mg遇到另一极产生的氢氧根
离子便会产生MS(OH):和Ca(oH):难溶物覆盖于膜的表面,堵塞膜孔道,阻碍离子交换.所以从这一点讲,混床树脂电再生装置不能直接用于复床树脂再生.为避免该现象发生,复床树脂再生器在其前段增加了
树脂预处理设备,可以除去水中和树脂中的有机物不溶物等.但是如果
预处理设备效果较差或者其他原因导致工作不正常将会直接引起再生
器瘫痪,所以,定期对再生器,预处理设备进行检查,清理是必不可少
的
工作.
三,讨论
(一)提高树脂的再生质量
要提高树脂的再生质量需要从以下几点着手:(1)选择合适的再生
电压,电流及再生时间.电再生的主要参数就是电压,电流及再生时间. 不同的再生树脂及水力流速需要不同的电压,电流及再生时间相配合.
这些参数需要通过实践经验进行总结而得出;(2)依据树脂用途选择恰
当的再生方式进行树脂再生.试验表明,逆流再生好于顺流再生,动态再
生好于静态再生;(3)适当提高再生器内液体温度可以加快各种离子扩
散的速度,提高再生效率和质量.试验证明,如果将再生器液温提高到4o℃左右即可大大提高再生效率和再生质量.尤其是在冬季的再生效果
更为显着.但是,因为再生器双极膜等部件的存在决定了其工作温度不
可能无限制提高,否则将会烧毁再生器,所以一般其最佳的工作温度为
40℃左右.
(--)环境污染及经济效益
树脂的电再生方案全过程没有出现废物的排放.不会造成环境污染,是环保型的绿色再生技术.而树脂的化学再生将会有大量的废酸碱
液体排放,尤其是复床化学再生,因为其承载的负荷较大,再生的频率高,进而导致产生的废液多,更加剧环境的污染,如果废液不经过二次处
理直接排放将会严重污染环境,危害人民的身体健康.由于电再生方案
仅仅利用较少量的水和廉价电力为成本,所以其相对于化学再生方案消
耗的昂贵的酸,碱来说,可获得巨大的经济,社会效益.通过简单计算, 一
个利用化学生方案的普通厂年酸碱费用为200万元左右,人工费用15
万元.污水治理花费100万元左右,共计约315万元左右.而改为电再生方案,按同等的再生量及再生速率计算,年耗电量为l5万元左右,除
此以外再无其他任何成本支出,可见离子交换树脂的电再生方案的经济
效益对于一般企业来讲多么可观.
参考文献:
[1]吴凤.离子交换树脂再生效果的影响因素探讨[J].川化,2009,
(O2).
[2]刘晓兰,舒婧.离子交树脂处理工艺的探讨[J].辽宁中医药大学
,20o7,(O1).
[3]王燕,张番,李蓉,陈国亮,王小刚.不同配体硅胶弱阳离子交换剂的再生与应用[J].食品科学,2010,(07).
[4]陈中兰,梁鸿霞.球形纤维素磁性阴离子交换树脂的化学转化制备及
特性研究[J].分析科学,2010,(O1).
[5]黄波,李永生.强阳树脂深度污染后的性能复苏研究[J].工业水处理.2011,(04).
.作者简介:王道明(1981一),男,海南海口人,助理工程师,本科,研究方向:电厂化学.。