离子交换树脂床的正确反洗与再生方法

离子交换树脂床的正确反洗与再生方法
作者：苏战华资料来源：
只有对离子交换树脂床采用适当的反洗和再生措施，才可以使离子交换树脂床正常有效的运行。

如果反洗和再生的措施不恰当，可能会导致下列问题：
a)树脂床的压降增高；
b)由于额外的机械压力，会导致树脂颗粒易破碎；
c)离子柱出口出的离子泄漏增大；
d)目标离子过早的穿漏；
e)由于要使用更多的化学试剂，而使操作费用增高；
f)增大了出水的细菌含量（饮用水的生产过程)；
反洗的目的：
a)除去离子交换树脂床中夹杂的污垢；
b)除去碎的树脂颗粒；
c)放松树脂床中压实的区域和结块；
d)分离树脂（好的颗粒在上层，消耗完的树脂在下层)；
e)去除树脂床在运行过程中产生的“液流通道”，即：“偏流”，把树脂床恢复到均匀分布的状态，并且表面均匀平坦。

下面是正确的反洗程序需要注意的要点：
a)我司产品数据中推荐的反洗速度和时间只是一个参考标准值。

在运行时，需要根据用户的具体情况调节参数。

b)反洗水需要通过树脂柱上端的管道排出。

因为要将碎的树脂颗粒和污垢完全排出，所以管道口不要用筛状物罩住，为了防止树脂流失可以在管道的外部安装一个截流弯（曲颈管)。

c)反洗过程中，树脂床的体积要比原始体积膨胀大约>45%。

d)反洗过程中，树脂床必须完全是流态的。

这是可以通过视窗观察确认的。

在流态树脂床中，树脂颗粒是四处运动的。

但是树脂床的表面应该是平静或轻起微波的。

不能是树脂床中局部树脂剧烈翻腾。

e)树脂床膨胀到最大状态时，其表面应该距离出口>400mm。

视窗应该在膨胀的树脂床表面和出口之间，这样可以很好的观察树脂床表面的状态。

f)树脂床的流态化从上层的树脂开始，之后以一个均匀的速度向下流态化。

g)压实程度很高的树脂床可能需要数小时时间来实现完全的流态化，松散的树脂床可能只需要数分钟。

h)反洗刚开始的时候，会出现树脂床表面局部树脂的喷发，导致大量的树脂颗粒悬浮在空床体积区域，甚至被冲出出口的现象。

这种现象会随着反洗的进一步进行以及树脂的松动而消失。

i)有时候树脂床会作为一个压实的整体被完全提升，然后被挤压至顶端的分水器，导致分水器的损坏和/或树脂的损失。

为了避免这种现象的发生，我们推荐在反洗过程开始的时候采取低的流速，然后逐渐的升高流速直到树脂床完全膨胀。

j)反洗工序需要操作者或工艺工程师不时观测，以适当调节操作参数。

k)反洗过程开始的时候，悬浮的细颗粒最先被洗出树脂罐。

建议有规律的观测在树脂床上出现的细颗粒浑浊物。

这有助于判定进水的前处理（如：过滤)是否运行正常。

l)晚上通过视窗观测树脂罐内的情况比白天要容易。

白天视窗上的反射光使得观测困难。

可以使用黑色的挡板挡住光源以防止反射光的影响。

如果在视窗的旁边或者对面再安装一个玻璃窗口可以让光线进入树脂罐的内部，这样就可以更好的观测树脂柱的内部的情况。

m)反洗过程中，需要不时的对反洗出水进行取样。

对反洗出的细颗粒进行化学分析。

同时也需要对其他杂质和碎树脂颗粒的外观进行分析。

n)反洗水的温度对树脂床的膨胀有着重要的影响。

这是因为水的粘度随温度变化的关系。

水温从15℃改变到40℃时，树脂床的膨胀要降低一半。

o)在温差变化大的地区（如：冬天时温度<10℃,夏天时温度>30℃)，由于水温会影响树脂床的膨胀，所有反洗水流速必须要根据季节条件来调节。

p)反洗之后，树脂床应该被静置，然后由其自身的重力使之压实（静置时间约5mins)而形成均匀的树脂床结构。

q)常规的反洗过程中，不要使用鼓气的辅助方式。

鼓气只有在底部分布器（滤网板或过滤器)被严重堵塞的时候才采用。

鼓气的强度应该被适当的调节，不要损坏任何分布器内部的敏感部件。

高强度的气流可能会对分布器内部部件造成很大的压力而使之损坏。

r)在不正常大量杂质夹带进入树脂床的事故（如：滤网被撕裂)发生时，反洗程序应该相应的延长。

下面是正确的再生程序需要注意的要点：
a)碱不可以用自来水稀释。

否则产生的硬度离子沉淀和CaCO3颗粒会被带入离子交换树脂床。

应该使用脱矿物质水或软化水。

b)如果在再生过程中，树脂会经历一个膨胀过程，推荐使用逆流方式操作这一步骤。

顺流处理方式可能会对树脂床造成很大的压力，而使树脂罐爆裂。

只有在离子交换树脂罐的直径>3m树脂床高<1.2m可以使用顺流的方式再生。

c)我司产品数据中推荐的再生条件只是一个参考标准值。

在运行时，需要根据用户的具体情况调节参数。

如：高选择性吸附树脂吸附树脂在吸附了离子之后需要采取更多的酸和碱来再生。

d)酸的绝对数量和浓度是需要控制的。

如果浓度太低，质量作用效应会降低，则再生的效果会降低。

如果浓度太高，再生溶液的体积量太少，则再生剂在离子交换树脂床中的分布就可能不均匀，渗透性冲击可能会太强烈，会使树脂的使用寿命降低。

e)由上至下注入再生剂会减少渗透性冲击，这是因为空床体积可以稀释再生剂。

而从树脂床底部直接注入再生剂会导致较大的渗透性冲击。

f)空床体积为树脂床100％，并且是由上而下的注入再生剂时，再生反应会延迟。

注入1BV的再生剂如：酸，进入离子交换罐之后，只有部分酸到达树脂
床。

或多或少的会滞留在空床体积中。

在注入2BV的再生剂之后，大约一半的酸穿过树脂床。

只有在加入淋洗水之后再生才会完全。

因为淋洗水使得未进入树脂床的酸通过树脂床而使再生完全。

g)因此再生过程中注入再生剂后，树脂床的膨胀并不完全。

树脂床在淋洗过程中才会完全膨胀。

h)树脂再生是动力学过程。

如果再生剂通过树脂床的速度太快，再生的效率会降低。

我们推荐再生时流速为4BV/h。

i)再生剂在树脂床中均匀的分布是有效再生的基础。

所以需要恰当的调节分液系统以及达到均匀的树脂床结构。

j)一旦树脂床被杂质严重污染，再生时必须使用大量的再生剂。

如：若推荐使用2BV的酸再生，那么就要用4BV的酸。

污染严重的时候，可以将三分之一树脂床体积量的树脂静置在树脂罐中一段时间（如：1h)，使之浸透，溶解杂质。

k)刚再生好的树脂床在使用前，必须根据工业生产液流的标准进行检测。

必须在离子交换柱安装到生产线之前，检验淋洗出水，保证无再生时使用的化学物质进入产品液流。

l)在某些应用中，刚再生好的树脂床必须经历一个“预备”过程。

在预备过程中，树脂柱中注入待处理产品液流（如：卤水)。

开始的时候，树脂罐的纯化效果没有完全达到标准。

可能需要经过几次预操作过程，纯化效果才能达到标准。

这是系统中的“平衡－调节”过程。

预处理过程不能用淋洗水，因为这里树脂床需要用生产时的进水来调节状态。

离子交换树脂再生方法：
一、常规的再生处理：
离子交换树脂(IONRESIN)使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去，使之恢复原来的组成和性能。

在实际运用中，为降低再生费用，要适当控制再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平，通常控制性能恢复程度为70～80%。

如果要达到更高的再生水平，则再生剂量要大量增加，再生剂的利用率则下降。

树脂的再生应当根据树脂的种类、特性，以及运行的经济性，选择适当的再生药剂和工作条件。

树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。

强酸性和强碱性树脂的再生比较困难，需用再生剂量比理论值高相当多；而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生，所用再生剂量只需稍多于理论值。

此外，大孔型和交联度低的树脂较易再生，而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。

再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。

例如：钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl 溶液再生，用药量为其交换容量的2倍(用NaCl量为117g/l树脂)；氢型强酸性树脂用强酸再生，用硫酸
时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。

为此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。

氯型强碱性树脂，主要以NaCl 溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150～200g NaCl，及3～4g NaOH。

OH型强碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。

树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。

按化学反应平衡原理，提高化学反应某一方物质的浓度，可促进反应向另一方进行，故提高再生液浓度可加速再生反应，并达到较高的再生水平。

为加速再生化学反应，通常先将再生液加热至70～80℃。

它通过树脂的流速一般为1～2 BV/h。

也可采用先快后慢的方法，以充分发挥再生剂的效能。

再生时间约为一小时。

随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约4BV)，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液无色、无混浊为止。

一些树脂在再生和反洗之后，要调校pH值。

因为再生液常含有碱，树脂再生后即使经水洗，也常带碱性。

而一些脱色树脂(特别是弱碱性树脂)宜在微酸性下工作。

此时可通入稀盐酸，使树脂pH值下降至６左右，再用水正洗，反洗各一次。

(IONRESIN)树脂在使用较长时间后，由于它所吸附的一部分杂质(特别是大分子有机胶体物质)不易被常规的再生处理所洗脱，逐渐积累而将树脂污染，使树脂效能降低。

此时要用特殊的方法处理。

例如：阳离子树脂受含氮的两性化合物污染，可用4%NaOH 溶液处理，将它溶解而排掉；阴离子树脂受有机物污染，可提高碱盐溶液中的NaOH 浓度至0.5～1.0%，以溶解有机物。

二、特殊的再生处理：
污染较严重的树脂，可用酸或碱性食盐溶液反复处理，如先用10%NaCl +1%NaOH碱盐溶液溶解有机物，再用4%HCl 或分别用10%NaOH 及1%HCl 溶解无机物，随后再用10%NaCl +1%NaOH处理，在约70℃下进行。

如果上述处理的效果未达要求，可用氧化法处理。

即用水洗涤树脂后，通入浓度为0.5%的次氯酸钠溶液，控制流速2～4BV/h，通过量10～20BV，随即用水洗涤，再用盐水处理。

应当注意，氧化处理可能将树脂结构中的大分子的连接键氧化，造成树脂的降解，膨胀度增大，容易碎裂，故不宜常用。

通常使用50周期后才进行一次氧化处理。

由于氯型树脂有较强的耐氧化性，故树脂在氧化处理前应用盐水处理，变为氯型，这还可避免处理过程中的pH值变化，并使氧化作用比较稳定。