树脂的储存和运输

树脂的储存和运输1、离子交换树脂在长期储存中，或需在停用设备内长期存放，强型树脂（强酸性和强碱性树脂）应转为盐型，弱型树脂（弱酸性和弱碱性树脂）可转为相应的氢型或游离胺型，也可转变为盐型，以保持树脂性能的稳定。然后浸泡在洁净的水中。停用设备若须将水排去，则应密封，以防树脂中水份散失。2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份，在储存和运输中应保持湿润，防止脱水。树脂应储存在室内或加遮盖，环境温度以5°C-40°C为宜。袋装树脂应避免直接日晒，远离锅炉、取暖器等加热装置，避免脱水。若发现树脂已有脱水现象，切勿将树脂直接放于水中，以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。应根据其脱水程度，用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中，浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。3、当环境温度在0°C或以下时，为防止树脂因内部水份结冰而崩裂，应做好保温措施，或根据气温条件，将树脂存于相应浓度的食盐水中，防止冰冻。若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。食盐溶液浓度与冰点的关系如下表：浓度5%10%15%20%23.5%冰点-3°C-7°C-10.8°C-16.3°C-21.2°C4、长期停用而放置在交换器内的树脂，为防止微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不可逆污染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积聚的悬浮物质，并注意定期冲洗和换水。或彻底反洗后采用以下措施：阴树脂：用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层，每次静止浸泡数小时，然后将其排去。如有必要，在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢（H2O2）溶液淋洗树脂层。阳树脂：在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期间保持此浓度。也可用食盐水浸泡。在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。2树脂的预处理在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。因此，新树脂在使用前必须进行预处理，具体方法如下：1、树脂装入交换器后，用洁净水反洗树脂层，展开率为50-70%，直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。2、用约2倍树脂体积的4-5%HCl溶液，以2m/h的流速通过树脂层。全部通入后，浸泡4-8小时，排去酸液，用洁净水冲洗至出水呈中性，冲洗流速为10-20m/h。3、用约2倍树脂体积的2-5%NaOH溶液，按上面进HCl溶液的方法通入和浸泡。排去碱液，用洁净水冲洗至出水呈中性，冲洗流速同上。酸、碱溶液若能重复进行2-3次，则效果更佳。经预处理后的树脂，在第一次投入运行时应适当增加再生剂用量，以保证树脂获得充分的再生。3有机物的污染及处理5离子交换树脂含水量测定方法GB/T5757—1986本标准适用于在105℃-110℃下连续干燥而不发生化学变化的离子交换树脂含水量的测定。1原理将吸收了平衡水量的离子交换树脂样品，用离心法除去颗粒外部的水分后，称取一定量的样品，用烘干法除去内部水分，由质量的减少计算树脂的含水量。2仪器和设备2.1玻璃离心过滤器：如下图。2.2电动离心沉淀机：0-4000r/min（可调）；50mL离心管4支。2.3烘箱：最高温度200℃，温度波动±2℃。2.4架盘天平：感量0.1g，最大称量100g。2.5干燥器：ф250mm，内放硅胶干燥剂。2.6称量瓶：ф50mm×30mm。2.7秒表：分度0.02s。2.8分析天平：感量0.1mg。3试验步骤3.1取样按GB/T5475—1985《离子交换树脂取样方法》进行。3.2试样的预处理按GB/T5476—1996《离子交换树脂预处理方法》进行。需要将树脂转为某一型态时，可将相应的电解质溶液通过上述预处理后的样品。3.3将预处理好的树脂样品5-15mL装入离心过滤管内，在另一对称管内装入某一样品或水，然后放在架盘天平两边称量，用电导率（25℃）小于2μs/cm的少量纯水调整至两管质量相同。3.4将离心过滤管放至电动离心沉淀机内，在2000±200r/min下离心5min，用秒表计时。3.5取出离心过滤管，将样品倒入称量瓶内，盖严。注：取出离心过滤管时，应防止分离出来的游离水重新进到树脂层中。3.6在已恒重的两个称量瓶中分别称入上述树脂样品0.9g-1.3g，准确至1mg。3.7将称量瓶敞盖放入烘箱中，在105℃±3℃下烘2h。3.8在烘箱中，将称量瓶盖严，取出置于干燥器内，冷却至室温（约20min-30min），在分析天平上称量。4结果计算离子交换树脂含水量x（%）按下式计算：式中：m1——空称量瓶的质量，g；m2——烘干前称量瓶和树脂样品的质量，g；m3——烘干后称量瓶和树脂样品的质量，g。两次测定值之差不得大于0.29%，取两次测定值的算术平均值为测定结果。5允许差同一实验室内允许差为0.29%；不同实验室间允许差为1.09%。6树脂的污染及处理一、悬浮物的污堵及处理原水中的悬浮物会堵塞树脂层中的孔隙，从而增大其水流阻力，增大运行压降，也会覆盖在树脂颗粒的表面，因而降低树脂的工作交换容量。为防止悬浮物的污堵，主要是加强对原水的预处理，以降低水中悬浮物的含量。为清除积聚在树脂层中的悬浮物，可采用增加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。常用化学除盐系统对进水悬浮物的要求一般如下：化学除盐单元悬浮物（mg/L）强酸阳（顺流再生）<5强酸阳（对流再生）<2强酸阳（浮床）<2强酸阳（顺流）→强酸阳（浮床）<5阳双层床、双室床<2阳双室浮床<2弱酸阳（顺流）→强酸阳（顺流）<5弱酸阳（顺流）→强酸阳（浮床）<5二、铁的污染及处理：阳、阴树脂都可能发生铁的污染。被污染树脂的外观为深棕色，严重时可以变为黑色。一般情况下，每100g树脂中的含铁量超过150mg时，就应进行处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。阳树脂使用中，原水带入的铁离子，大部分以Fe2+存在，它们被树脂吸收以后，部分被氧化为Fe3+，再生时不能完全被H+交换出来，因而滞留于树脂中造成铁的污染。使用铁盐作为混凝剂时，部分矾花带入阳床，过滤作用使之积聚在树脂层表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为Fe3+，部分被阳树脂所吸收，造成铁的污染。工业盐酸中的大量Fe3+，也会对树脂造成一定的铁污染。用于钠离子交换的阳树脂更容易受到铁的污染。阴树脂中的铁含量有时会比阳树脂的大许多倍。阴树脂的铁主要来源于再生液。一般隔膜法生产的烧碱，其中含有0.01%-0.03%的Fe2O3，同时，还含有6-7mg/L的NaClO3。这样的烧碱在贮存和输送过程中与铁容器、管道（无防腐层）接触，将生成高铁酸盐（FeO4）。高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH值的降低，将发生分解，其反应式如下：2FeO42-+10H+——→2Fe3++2/3O2+5H2OFe3+进一步生成Fe(OH)3，附着于阴树脂颗粒上，造成铁的污染。树脂遭受铁的污染以后，在一般的再生过程中不能除去，必须用盐酸进行清洗。常用的清洗方法是用10%HCl溶液，在进行此方法前，必须检查交换器设备的耐腐蚀性能，否则须用加抑制剂的盐酸。将相当于树脂床体积0.5倍的10%HCl溶液从树脂床顶部进入（要考虑到树脂床内的残余存水，保持HCl溶液的浓度），从树脂床底部疏出相当于床内残余存水的水量，将溶液搅拌，并与树脂接触12小时。疏出酸液，自上而下淋洗，然后反洗30分钟，除去疏松物质，再将树脂床再生后即可投运。防止树脂发生铁污染的措施有：1、减少阳床进水的含铁量。对含铁量高的地下水应先经过曝气处理及锰砂过滤除铁。对含铁量高的地表水或使用铁盐作为凝聚剂时，应添加碱性药剂，如Ca(OH)2或NaOH，提高水的pH值，防止铁离子带入阳床。2、对输送高含铁量原水的管道及贮槽应考虑采取必要的防腐措施，以减少原水的铁含量。3、阴床再生用烧碱的贮槽及输送管道应采取衬胶防腐，以减少碱再生液的含铁量。4、当树脂的含铁量超过150g/gR时，应进行酸洗。三、硫酸钙的污染及处理：使用硫酸再生钙型阳树脂时，如果再生液的浓度过高，或流速过慢，在靠近树脂颗粒处，再生出的Ca2+与溶液中的SO42-浓度超过CaSO4的溶度积就会产生CaSO4沉淀，并附在树脂颗粒上，不仅再生后清洗困难，洗出液中总有硬度，影响离子交换反应的进行，运行中还会溶于出水中，使硬度含量增加，降低阳床的交换量。硫酸钙在25°C时的溶度积为2000ppm，随温度增高溶解度减小，因此很难除去。防止硫酸钙沉淀的措施，一是降低再生液硫酸的浓度，二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法，使再生液浓度逐步加大，再生流速逐步减慢。一旦发现树脂中与硫酸钙沉淀时，目前最常用的方法是先以大量软水进行反洗，然后再用-10%HCl（3个床体积）以2.0L/h/L反复清洗，但须注意HCl及硫酸钙的溶解速度很慢，因此须多次清洗。另一方法是用EDTA钠盐，但价格很高，且是放热反应，使用时须注意。四、硅的污染及处理：硅化合物污染发生在强碱阴离子交换器中，尤其是在强、弱型阴树脂联合应用的设备和系统中，其结果往往导致阴离子交换器除硅效率下降。阴床的强碱树脂再生不当、失效的树脂未及时再生或阴树脂再生不彻底，会发生硅酸在树脂颗粒内部聚合的现象，而难以再生，这种现象是硅在树脂内的积聚，不属于硅的污染。硅的污染是指再生过程中，已从树脂上再生出来的硅酸盐，由于再生液pH值的降低，大量的硅酸以胶体状态析出，严重时再生液可以变成胶冻状，被覆于树脂表面，影响树脂的交换容量，并造成出水SiO2含量增高。顺流再生固定床和移动床一般不会发生硅的污染。硅的污染主要发生于原水中硅的含量与总阴离子含量（不包括碱度）比值高的对流再生单床，尤其是在弱、强型阴离子交换树脂联合应用的设备和系统中。清洗二氧化硅污染可用烧碱，建议用量为130-160g/L，浓度为2.0%，处理温度为50°C-60°C。树脂床须先浸泡，如条件不允许，可将溶液以2个床体积/小时的流速通过树脂床，这方法的关键是保持较高温度及接触时间。防止硅污染的主要措施有：1、阴床失效后要及时再生，不在失效态备用。2、再生碱液应加热，Ⅰ型树脂不高于40°C，Ⅱ型树脂不高于35°C。3、降低再生液的浓度至2%NaOH。4、再生液的流速不低于5m/h，但应保持进再生液的时间不少于30min。5、联合应用系统中要从设计上保证弱型树脂先失效。五、油的污染及处理：矿物油对树脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于树脂颗粒的表面，造成树脂微孔的污堵，致使树脂交换容量降低，周期制水量明显减少。矿物油的来源有：■渗入地下的矿物油随原水带入交换器。■使用蒸汽混合加热原水时，油随蒸汽带入原水。■燃油锅炉使用蒸汽雾化燃油，当油压高于蒸汽压力时，重油（或原油）漏入蒸汽，经过凝气器进入凝结水除盐系统。■炼油厂或化工厂生产流程中的油通过蒸汽系统漏入原水。化学除盐设备进水中含油量为0.5mg/L时，几个月内即可出现树脂被油污染的现象。处理油污染树脂的方法：首先，应迅速查明油的来源，排除故障，防止油的继续漏入。必要时，应清理设备内积存的油污。轻微污染的树脂不一定需要处理，可以在多次再生中逐渐恢复其交换容量。严重污染的树脂，应通过小型试验，选择适当的处理方法。1、用NaOH溶液循环清洗使用38-40°C的8%-9%NaOH溶液，从碱箱（约10m3）经过阴床、阳床后，再回到碱箱循环清洗（具体时间由小型试验确定），并补充NaOH溶液，保持溶液浓度，利用NaOH对矿物油的乳化作用，清除油污。2、用溶剂清洗可以使用石油醚或200号溶剂汽油对树脂进行清洗，清洗过程中要严密防火。3、使用溶剂与表面活性剂联合清洗使用树脂体积20%的200号溶剂汽油和TX-10（非离子型，全名为聚氯乙烯辛烷基苯酚）20kg，加入交换器后，保持温度45-50°C，用无油压缩空气搅拌并擦洗，30min后再加入200kgTX-10表面活性剂，继续搅拌，使油乳化。最后，从交换器顶部进水，将乳化液从底部排出，至冲洗干净为止。六、有机物的污染及处理：有机物对阴树脂的污染原因及处理方法都比较复杂，将另行说明。7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。8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。9树脂颗粒的破碎目前化学除盐使用的离子交换树脂，其颗粒都是完整的球体。在使用过程中，少量的树脂因磨损、涨缩等原因发生破碎现象是正常的。这些破碎的树脂积在树脂层中会造成水流阻力的增大，影响设备的正常运行。为此，应在离子交换器的反洗过程中将它们除去。在正常