阴离子交换树脂技术调研

1、离子交换法：离子交换法 (ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。离子交换树脂交换能力依其交换能力特征可分：1、强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之 N+(CH3 ) 3 ，在氢氧形式下， N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。如磺酸基 SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所

2、含的负电基团，如SO3，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，一般上使用盐酸以1：10 的比例稀释后清洗，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。2、弱碱型阴离子交换树脂：这类树脂含弱酸性基团，如羧基COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO (R为碳氢基团 ) ，能

3、与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH 下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中( 如 pH5 14) 起作用。这类树脂亦是用酸进行再生 ( 比强酸性树脂较易再生）如氨基，仅能去除强酸中的阴离子如SO42- ， Cl 或 NO3 ，对于 HCO3 ，CO32 或 SiO42 则无法去除。3、对阴离子的吸附强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：SO42 NO3 Cl HCO3 OH 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：柠檬酸根3 SO42酒石酸根2 草酸根2 PO43NO2 ClOH 醋酸根 HCO3注意事项：

4、1、保持一定水分离子交换树脂含有一定水份，不宜露天存放，储运过程中应保持湿润，以免风干脱水，使树脂破碎，如贮存过程中树脂脱水了，应先用浓食盐水10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放入水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。2、保持一定温度冬季储运使用中，应保持在5- 40的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量，若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水浓度可根据气温而定。3、杂质去除离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚合物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质，当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量，因此，新树脂在使用前必须进行预处理，一般先用水使树

5、脂充分膨胀，然后，对其中的无机杂质（主要是铁的化合物）可用4-5%的稀盐酸除去，有机杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去，洗到近中性即可。如在医药制备中使用，须用乙醇浸泡处理。4、定期活化处理树脂在使用中，防止与金属（如铁、铜等）油污、有机分子微生物、强氧化剂等接触，免使离子交换能力降低，甚至失去功能，因此，须根据情况对树脂进行不定期的活化处理，活化方法可根据污染情况和条件而定，一般阳树脂在软化中易受Fe 的污染可用盐酸浸泡，然后逐步稀释，阴树脂易受有机物污染，可用10%NaC1+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗，必要时可用 1%双氧水溶液泡数分钟，其它，也可采用酸碱交替处理法，漂白处理法，酒

6、精处理及各种灭菌法等等。5、新树脂预处理新树脂的预处理：离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量。因此，新树脂在使用前必须进行预处理。一般先用水使树脂膨胀，然后，对其中的无机杂质（主要是铁的化合物）可用 4-5%的稀盐酸除去， 有机杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去洗到近中性即可。采油污水回用深度处理技术研究进展工业水处理，Vol 29 No1离子交换软化是将水通过阳离子树脂时，使水中的硬度成分钙、 镁离子与树脂中的阳离子相交换，从而使水中的钙、镁离子浓度降低，使水得到软化

7、。离子交换软化技术目前主要应用于软化矿化度较低的采出水作为注汽锅炉给水，在美国、加拿大等一些国家已采用这种处理方式，其成功应用已有超过20 a 的历史。加拿大狼湖和冷湖两大油田稠油污水回用于注汽锅炉工程采用的处理工艺流程为：物化处理石灰软化除硅双滤料精细过滤大孔弱酸树脂软化，处理后水质满足锅炉进水要求。 在对环境和经济进行了全面分析后认为，与使用清水相比，稠油污水回用可在把环境影响降到最低的同时，获得巨大的经济效益。 狼33湖油田稠油污水回用设计水量为 18000m/d ，其净效益为 0.57美元 /m ，产生的经济效益每年约为400 万美元。而冷湖油田比狼湖油田要大得多， 总用水量大约339

8、00 万美元以上。为 52000m/d ，其净效益 0.49 美元 /m ，产生的经济效益每年为美国吉利油田、贝尔里吉油田等也建有稠油污水深度处理工艺流程。目前，美国重油油田中通用的工业性采出水软化处理系统有： 两次强酸处理的离子交换系统、强酸后再加弱酸的离子交换系统、 两次弱酸处理的离子交换系统、 石灰苏打处理后再加离子交换系统。我国科研人员从 1988 年以来先后在胜利油田、辽河油田、新疆油田进行了污水回用试验研究。胜利油田借鉴美国、加拿大污水回用的成功经验和先进技术，于 1999 年 12 月建成投产了国内第一座油井采出水回用于热采锅炉的大型泵站乐3安污水深度处理站，日处理 15000m

9、稠油污水，处理工艺流程主要包括原水混凝气浮、机械搅拌澄清、多介质过滤、弱酸离子交换。辽河油田于 2002 年建成了欢三联稠油污水深度处理工程站，日处理稠油污3水 20000m，处理后污水回用于热采锅炉，处理工艺流程为：原水外输水罐提升泵混凝沉降罐溶气浮选机多介质过滤罐核桃壳过滤罐过滤泵机械加速澄清池一级弱酸软化器二级弱酸软化器外输泵调节水罐进热采锅炉。新疆油田公司锅炉回用稠油污水软化工艺技术研究所在稠油污水回用软化工艺的选择和应用方面取得了成功经验。该公司通过研究， 选用了浅薄壳型强酸性钠离子交换树脂， 利用二级离子交换器实现了锅炉回用稠油污水给水硬度达标。两年的大规模工业性试验表明，所选择的

10、软化工艺完全满足了注汽锅炉对稠油污水回用的需要。陕北特低渗透油田污水深度处理技术，石油化工应用，油田污水去除成垢离子处理技术研究，油气田环境保护利用特种阴离子交换树脂 , 对含油污水中的硫酸根离子进行离子交换去除 , 使油田污水达到深度处理。树脂交换原理如下 :2-该树脂具有高交换容量、高强度、大孔隙、超强吸附交换 SO4 等作用 , 特别是这种树脂和以往的树脂相比 , 耐油性大大提高 , 实验结果见图 2、图 3。阴离子交换法去除含油污水中的成垢离子从现行工程技术上解决了特低渗透油田在注水开发中管线、设备、地层存在的结垢难题。处理系统工艺参数来水水质 : 含油浓度0 1030 mg/L悬浮物含量0349 mg/L悬浮物颗料中值40.23 mSO42-1330 mg/L出水水质 : 含油浓度1 6 mg/L悬浮物含量13 mg/L悬浮物颗粒中值0.2 m2- 50 mg/SO4污水经沉降除油罐除去大部分污油后, 进入高效气浮池进一步除去乳化油和分散油 , 再经三级过滤器后使出水水质大大提高。废再生液：树脂再生时 , 大量硫酸根离子从树脂中脱离出来形成高浓度硫酸根溶液 , 经添加氯化钡絮凝沉