阳离子交换树脂铁中毒复苏方法研究
离子交换树脂的复苏处理
离子交换树脂的复苏王勇、康健鞍钢矿业公司齐大山铁矿摘要：本文对我矿的热电厂，由于离子交换树脂污染造成除盐系统运行状况恶化进行了分析、论证,并提出离子交换树脂污染机理、污染程度的判断、复苏后达到标准、树脂复苏剂的选择及在我矿电厂的实际应用效果，进而阐明树脂污染复苏处理是解决树脂污染问题的有效途径，经复苏和调试,树脂基本恢复了工交,酸、碱耗降到正常值,出水水质完全合格,每年可为厂里节约酸、碱费用80万元. 所以，具有很好的经济效益、社会效益和应用价值关键词：水处理树脂污染复苏剂树脂交换容量概述：鞍山鑫辰环境工程有限公司结合自己10多年来在离子交换水处理方面的试验研究成果，对阳离子交换树脂的各种污染原因进行了深入分析，对树脂复苏的各种方法进行了反复试验，特别是针对常见的树脂铁污染问题，开发出了一种新型的树脂复苏剂，使树脂复苏时不需要用化学纯盐酸，而只需要用高效渗透剂TFC-S(固体), 洒石酸,两性表面活性剂SYZ-6,，工业盐酸作为清洗剂，且复苏后树脂的工交可恢复到90％以上，解决了长期困扰人们的树脂铁污染复苏难题，并成功应用于生产实践。
阴离子交换树脂污染与水中含有大量有机物有关.根据阴离子交换树脂污染与复苏的机理,在传统阴离子交换树脂复苏的基础上,添加某些络合剂、沉淀剂、增溶剂、氧化剂、表面活性剂等,对阴离子交换树脂复苏工艺进行改进,使树脂复苏的效果得到显著提高.1.树脂污染及复苏简介离子交换水处理技术是目前电力、石化、化工、冶金、电子等领域中使用最为普遍的水质净化技术。
离子交换器在运行过程中，如果预处理系统运行不当，受进水中杂质的影响，离子交换树脂会发生污染，如阳树脂在使用过程中，会受悬浮物、铁、铝、硫酸钙、油脂类等物质的污染，强碱性阴树脂则会受到有机物、胶体硅、铁的化合物等杂质的污染。
树脂污染后会造成工交明显下降，严重的甚至会下降到1/3以下，这样会造成周期运行时间会明显缩短，出水水质恶化，酸、碱耗明显上升，并会对锅炉等设备的安全经济运行造成严重的威胁。
2阳床树脂去污染深度复苏处理
#1、2阳床树脂去污染深度复苏处理一、课题概况化学除盐设备的安全经济运行是确保供给机组合格除盐水，及保证机组安全经济运行的前提条件。
而做为除盐设备核心部分的离子交换树脂性能的好坏，直接决定着除盐设备的“安全经济运行”。
由于受黄河水水质的影响，使我厂化学除盐设备阳离子交换树脂受到污染，使其运行周期缩短、再生效果不理想、酸耗明显上升，背离了“安全经济运行”的宗旨。
二、小组概况：课题名称：#1、2阳床树脂去污染深度复苏处理小组类型：现场型成立时间：2004年1月本课题活动时间：2004年1月—2004年4月小组成员概况见表一：（表一）小组成员概况见表一：（表一）三、选题理由四、现状调查课题选定后，我们随即从网上及专业期刊上查阅了有关阳树脂污染方面的资料，同时对2003年—2004年3月的#1、2阳离子交换器再生原始记录进行统计整理如表二：（表二）从上表可以看出，2003年1—7月份的平均酸耗为60.4g/m ol,超出标准值10.4g/mol。
从8月份开始至年底的4个月平均酸耗为43.2 g/mol,低于标准6.8 g/mol。
2003年全年的生水水质情况如下表三：（表三）从表三中可以看出，2003年1—4月份的生水氯根均在42. 0mg/ml，而且阳离子总量也较高，把表二与表三进行对照分析，不难发现前4个月的酸耗与生水氯根偏高有直接关系，还有一点需要说明的是前7个月的除盐设备由运行各班再生，由于技术水准与操作细节存在差异，使再生效果不太理想，面对居高不下的酸耗，从8月份开始由分场指定专人进行调整试验，酸耗较调整再生方式前明显下降。
五、原因分析针对酸耗偏高的情况，我们对影响阳离子交换树脂交换性能主要因素做了认真分析研究。
如下图所示：0.1、运行方式：2003年7月份之前采用的是运行每班制水制度。
每班制水2小时左右，这种制水方式存在的缺点是：设备启、停频繁，正洗水量增加，不利于安全经济运行。
面对这种状况，分场经过大量科学的分析研究，把各种因素综合考虑进去，制定了新的制水制度。
阳离子交换树脂的污染及复苏方法研究_张翠玲
收稿日期:2006-11-08基金项目:甘肃省自然科学基金项目(20577018)阳离子交换树脂的污染及复苏方法研究张翠玲,郝火凡,赵保卫,欧乙成(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州 730070)摘 要: 研究了不同浓度的铁离子、亚铁离子和油类物质对树脂污染的影响程度.同时采用 盐酸一食盐一亚硫酸钠 复苏法对污染树脂的复苏进行了探讨.结果表明:在相同时间内,树脂的污染程度随污染物浓度的增加而增大;同浓度的铁离子对树脂的影响比亚铁离子要大;复苏效果总体较好,亚铁离子污染树脂的复苏效果最好,铁离子次之,油类最差.关键词: 阳离子交换树脂;污染;复苏;交换容量中图分类号: TQ 460 文献标识码: A 文章编号:1004-0366(2007)04-0071-03A Study on Pollution and Recovery of Cation Exchanges ResinZH ANG Cu-i ling,H A O H uo -fan,ZH A O Bao -w ei,OU Y-i cheng(S chool of Env ir onmental Science and M unicip al Engineer ing ,L anz hou J iaoto ng Univ er s ity ,Lanz hou 730070,China)Abstract: T he impacts of po llution of different concentrations of iron,fer rous iro n and o il on the resin material ar e investig ing H C-l NaC-l N a 2SO 3 recovery metho d,the po llutied resin recovery is dis -cussed.Results show that in the equal time,the extent of po llution increases with the co ncentration of po-l lutants ;the im pact of po llution of iron o n the resin is larger than that of the ferrous ions w ith the same concentration.The recovery is beetter as a w hole.T he recovery of ferrous io n po llution r ecovery is the best,and that o f ir on ion pollutio n is beltter than that of oil.Key words: cation ex chang e resin;pollutio n;reco ver y;exchange capacity 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物,其结构由3部分组成:不溶性的三维空间网状骨架,连接在骨架上的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子.离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒,多数通用的树脂产品的有效粒径在0.4mm ~0.6m m 之间,活性基团一般都处在树脂网孔内,外来离子必须进入网孔内才能进行离子交换.离子交换树脂具有强稳定的化学性质,母体本身不与酸、碱起作用.阳离子交换树脂是指分子中含有酸性基团的离子交换树脂,它在水及其他极性溶剂中发生溶胀,能在水中离解出H +而使溶液呈酸性[1].树脂离解后余下的负电基团,如R -COO -(R 为碳氢基团),能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.一些阳离子被吸附的顺序如下:Fe 3+>A l 3+>Pb 2+>Ca 2+>M g 2+>K +>Na +>H +[2].自从1935年亚当斯(A dams)和霍姆斯(H olm es)研究合成了第1批离子交换树脂 聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱性阴离子交换树脂以来,尤其是20世纪70年代以后,离子交换树脂的合成及应用技术得到了长足发展.阳离子交换树脂目前主要用于:水处理、食品工业、制药工业、合成化学和石油化学工业、环境保护、湿法冶金、原子能、半导体、电子工业等,其中水处理领域离子交换树脂的需求量最大,约占离子交换树脂产量的90%.随着离子交换树脂的广泛使用,树脂的污染及修复问题已受到人们的重视[3,4],经研究发现阳离子交换树脂主要的污染物有水预处理过程残留的混凝剂,水中含有的铁离子、输送管道中腐蚀产生的铁化物,有机物、油类、自来水中残留的余氯第19卷 第4期2007年12月 甘肃科学学报J ournal of Gansu S cien cesVol.19 No.4Dec.2007等.污染后的树脂颜色明显加深,由淡黄色变为棕色、紫红色、甚至近似黑色,交换容量有较大幅度下降,周期产水量随树脂污染程度的加剧而急剧下降.我们以铁离子、亚铁离子、菜籽油为目标污染物,主要研究了阳离子交换树脂的污染程度随溶液中铁离子、亚铁离子、菜籽油浓度的变化关系及其对污染树脂复苏效果的影响.1 实验部分1.1 主要仪器及药品主要仪器有:电动离心沉淀机(A nke T DL-40B),202-1型电热恒温干燥箱(上海实验仪器有限公司),电子天平,电热恒温水浴锅,电导仪,分液漏斗,玻璃离心过滤管,秒表,称量瓶,具塞三角烧瓶.药品包括:强酸性阳离子交换树脂,盐酸,氢氧化钠,甲基红,次甲基蓝,酚酞,甲基橙,无水乙醇,氯化钙,硫酸亚铁,硫酸铁,菜籽油.1.2 污染树脂的制备及测定(1)树脂的预处理 预处理按GB5476-85离子交换树脂预处理方法进行.(2)污染树脂的制备 配制浓度分别为0.25mg/L、0.50mg/L、0.75m g/L、1.00m g/L、1.25mg/L的亚铁离子溶液和浓度分别为0.25mg/L、0.50mg/L、0.75m g/L、1.00m g/L、1.25m g/L的铁离子溶液,各取5mL移入装有200mL阳离子交换树脂的容器中,分别加入500mL的蒸馏水,30 恒温振荡30min后密封静置,30d后测定全交换容量; 各取1mL、2mL、3 mL、4mL、5mL的菜籽油放入装有200m L阳离子交换树脂的容器中,分别加入500mL的蒸馏水, 30 恒温振荡30min后密封静置,30d后测安全交换容量.(3)测定 按GB8144-87阳离子交换树脂交换容量测定方法测定,交换容量越小说明树脂所受的污染越严重.1.3 污染树脂的复苏及效果测定(1)复苏方法 相关研究[5,6]证明 盐酸 食盐 亚硫酸钠 复苏法是修复受污染阳离子树脂比较好的方法,以下采用的是4%的盐酸、4%的食盐和0.08%的亚硫酸钠混合液,取制备好的污染树脂,加人到一定比例的混合液中进行浸泡处理.(2)复苏效果测定 复苏效果通过测定复苏后树脂的全交换容量来衡量,全交换容量越高说明复苏效果越好[7].2 结果与讨论2.1 树脂污染程度与污染物浓度的关系随着污染物浓度(体积)的增加全交换容量逐渐下降;相同浓度条件下,铁离子污染的树脂全交换容量明显低于亚铁离子污染的树脂.由图1和图2所示.图1 树脂全交换容量与铁离子和亚铁离子浓度Fe2+ Fe3+图2 树脂全交换容量与溶液中菜籽油的体积2.2 树脂污染程度与污染物浓度的关系盐酸 食盐 亚硫酸钠 复苏法对铁和油污染的树脂都有较好的复苏效果,绝大多数树脂的全交换容量恢复到了空白的80%以上,树脂的复苏效果随受污染时污染物浓度的增大而略成下降趋势,同时可看出受铁离子污染的树脂复苏效果整体比受亚铁离子污染树脂复苏效果要差.由图3和图4所示.图3 复苏后树脂交换容量与铁的浓度Fe2+ Fe3+72 甘肃科学学报 2007年 第1期图4 复苏后树脂交换容量与油的浓度的关系3 结论随着污染物浓度(体积)的增加树脂全交换容量逐渐下降,时间相同时树脂的污染程度随污染物浓度的增加而增加;相同浓度条件下,铁离子对树脂的影响明显高于亚铁离子对树脂的影响,而且在相同的复苏条件下,亚铁离子污染的树脂的复苏效果优于铁离子污染的树脂的复苏效果[8],所以树脂使用或再生过程中应适当添加还原剂降低铁离子含量,减少铁对树脂的污染.参考文献[1] 武银华.水处理技术的研究进展.[J].广东化工,2004,20(z1):49-50.[2] 王广珠,汪德良,崔焕芳.离子交换树脂使用及诊断技术[J].北京:化学工业出版社,2004.[3] 贾波,周柏青,李芹.阳离子交换树脂的污染与复苏[J].工业用水与废水,2003,34(5):16-18.[4] 郑成远.离子交换树脂污染的诊断及处理方法[J ].冶金动力,2007,120(2):42-45.[5] 袁锡妹.铁污染阳离子交换树脂的复苏比较及测定[J].腐蚀与防护,2002,23(10):458-459.[6] 贾波,周柏青,李芹.阳离子交换树脂铁污染的复苏研究[J ].热力发电,2004,33(04):20-23[7] 张国珍,宋小三.活性炭吸附T NT 废水实验研究.[J ].甘肃科学学报,2007,19(3):150-153.[8] 武福平.受严重污染的强碱阳树脂复苏实验研究.[J ].甘肃科学学报,2006,18(4):102-105.作者简介:张翠玲,(1973-)女,山东省梁山人,1996年毕业于兰州铁道学院环工系,现任兰州交通大学环境与市政工程学院讲师.73第19卷 张翠玲等:阳离子交换树脂的污染及复苏方法研究。
国标阳离子交换树脂的变质,污染与复苏
国标阳离子交换树脂的变质,污染与复苏什么是国标阳离子交换树脂的变质,污染与复苏产品名称:001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂认真信息:二、国外应牌号美国：AmberliteIR120；Dowex50X8；德国：LewatitS100；日本：DiaionSK1B三、执行标准GB1365992DL51993SH2605.011997Q/JH1052023四、理化性能名称001×7H/Na001×7FCH/Na001×7MBH/Na全交换容量mmol/g≥5.00/4.504.90/4.40体积交换容量mmol/ml≥1.75/1.901.70/1.80含水量5156/4550湿视密度g/ml0.730.83/0.770.87湿真密度g/ml`!（¼52ng$enp2052粒度（0.3151.25mm）≥95（0.451.25mm）≥95（0.711.25mm）≥95（〈0.315mm）≤1（〈0.45mm）≤1（0.71mm）≤1有效粒径mm0.400.60≥0.050.750.95均一系数≤1.601.40磨后圆球率≥90外形金黄至棕褐色球状颗粒金黄至棕褐色球状颗粒金黄至棕褐色球状颗粒出厂型式NaNaNa用途通用浮动床混床出厂型式：Na型外观：金黄至棕褐色球状颗粒。
五、指标：1．PH范围：1142．使用温度：氢型≤100℃，钠型≤120℃，3．转型膨胀率：（Na+→H+）8104．树脂层高度：1.5m以上。
5．再生液浓度NaCl:810,HCl:45.6．再生液用量：NaCl（810）体积：树脂体积=1.52:1.HCl（45）体积：树脂体积=23:1.7．再生液流速：58m/h.8．再生接触时间：4560min.9．正洗流速：1020m/h10．正洗时间：约30min11．运行流速：1530m/h12．交换容量：≥1000mol/m3六、主要用途用于水的处理（包括硬水软化、高压炉水、无离子水、注射水、海水淡化等），废水中贵金属的回收，抗生素的提纯，代替人体内肾脏的作用。
离子交换树脂的复苏
对离子交换树脂的复苏，其基本原理是：先采用阴阳离子表面活性药剂，清除树脂表面的污垢，再通过精细无碘氯化钠与酸碱的浸泡，让树脂大部分转型为钠型或氯型。
阳树脂中累积的三价铁离子，通过亚硫酸钠，让三价铁离子，还原为二价铁离子，辅助于专门的除铁药剂，方便地清除掉了树脂深层中的铁离子。
阴树脂中积累的硅胶，通过碳酸钠、磷酸三钠等药剂，让它在PH=8.0-9.0的环境下，辅助于专门除硅药剂，将树脂颗粒之间的硅胶以及树脂深层中的硅酸离子彻底清除掉。
主要采用以下复苏药剂：精细无碘氯化钠、酸碱、亚硫酸钠、碳酸钠、磷酸三钠、阴阳离子表面活性剂、除铁锰药剂、除硅药剂、除腐殖酸药剂、污泥剥离药剂等主要药剂，分别处理强酸001×7树脂、弱酸D113树脂、强碱201×7树脂、弱碱D301树脂等等树脂。
离子交换树脂被广泛应用于电力、石化行业，随着工业飞速地发展，水污染已日趋严重，离子交换树脂原水的进水水质有机物COD、胶体等有显著的增加，因此，近年来，不断有使用离子交换树脂的企业，发现树脂的制水量下降、再生失败率增加，酸碱费用也急剧增加，甚至影响到了生产。
污染机理简介树脂为多孔网状立体结构，多孔网眼是离子在树脂内部扩散进出的通道，通道内壁具有众多的功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦此活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。
在离子交换过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质，容易被交换或吸附到树脂±，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻碍了离交换反应的讲行或是在离子交换反应过程中生成难溶的沉积物，并沉积在树脂内部，阻塞了离子交换的通道。
阳离子交换树脂的不同污染形式及解决方法1混凝剂过量引起的污染为了解决水中悬浮物的问题，预处理中通常要投加混凝剂，一旦混凝剂投加的量不合适就会对后面的阳离子交换树脂产生污染。
若出水中含有1 mg／L以上的混凝剂时就会导致阳离子交换树脂的严重污染，而且发现具有线性结构的混凝剂更容易污染树脂，并能够进入树脂颗粒内部。
火电厂水处理阳离子交换树脂污染的原因与复苏
火电厂水处理阳离子交换树脂污染的原因与复苏发表时间：2018-06-25T16:40:16.617Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：汤聪[导读] 摘要：火电厂水处理化学除盐介质主要以离子交换树脂为主。
（铜陵有色金属集团控股有限公司安徽铜陵 244000）摘要：火电厂水处理化学除盐介质主要以离子交换树脂为主。
在社会经济和科学技术水平的不断延伸、发展形势下，以离子交换树脂为核心，推出了电渗析、色谱分析法、离子排斥等诸多新型技术及方法，可以说，离子交换技术不仅没有遭到历史发展的淘汰，还将其特殊的作用充分地发挥出来，为经济发展的推动作出贡献。
对于除盐精读而言，火电厂高参数机对其有着十分严格的要求，所以，在将来的发展中，混床离子交换树脂水处理系统是不可被取代的，该系统能够确保企业的可靠运行和安全生产，能够将机炉腐蚀结垢问题有效治理，为一种普遍的技术方法。
但离子交换树脂在运行离子交换树脂水处理系统时，容易出现部分水处理性能丧失的情况，对其原因进行分析，第一，由于各种杂质会对离子交换树产生污染；第二，破坏了离子交换树脂所特有的化学结构。
一旦其化学结构遭到破坏，其功能就无法复原。
但是，若树脂化学结构仅是受到污染，还是可以通过有效去除污染等相应的技术方法来复活离子交换树脂水处理功能，并改进、改善其功能。
关键词：火电；水处理；阳离子交换树脂；污染；复苏。
1 火电厂水处理阳离子交换树脂污染的原因所谓离子交换树脂，就是用苯乙烯或者丙烯酸通过聚合反应生成的具有独立三维空间的的立体骨架，再对骨架导入不同的化学基团加以修饰所得到的物质．按照导入团的性质可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂大都是向骨架导入硫酸基 (-SO 3 H) 、羧基 (-COOH) 或苯酚基 (-C 6 H 4 OH) 等酸性基团，在水溶液中能够电离出氢离子，溶液中的金属离子或其他阳离于进行交换。
如含有硫酸基的阳离子交换树脂可将其结构式简单表示为 R-SO 3 H 式中 R 代表树脂母体其交换机理为2R-SO 3 H+Ca 2 +=(R-SO 3 ) 2Ca+2H +水处理系统中的阳离子交换树脂，可以经过离子交换反应除去水中的金属离子等阳离子。
精处理阳树脂铁污染复苏处理的研究与应用
精处理阳树脂铁污染复苏处理的研究与应用张掖电厂凝结水精处理高速混床阳树脂受铁离子污染严重，阴阳树脂分离困难、树脂破碎严重、树脂再生效果变差、高速混床周期制水量大幅降低、运行周期变短，水质恶化直接威胁机组的安全稳定运行。
通过较高浓度的盐酸溶液对精处理阳树脂铁污染复苏浸泡处理后，取得良好的经济效益。
精处理高速混床出水指标和周期制水量均达到了预期效果，为机组安全稳定经济运行打下坚实基础。
［关键词] 凝结水精处理高速混床阳树脂铁污染一、引言凝结水精处理高速混床是热力系统水质净化的重要设备，高速混床的正常运行与否直接关系机组的安全稳定运行。
张掖电厂#1、2机组凝结水精处理为中压高速混床，每台机组设置两台高速混床，两台机组共计5套树脂。
正常情况下两台高速混床全部运行，每台混床的出力是凝结水量的50%，对凝结水进行100%的处理。
精处理高速混床未设置前置过滤器，因此高速混床即是除盐设备又是过滤设备，从而导致精处理树脂均存在不同程度的污染，尤其是阳树脂铁污染严重，铁污染后树脂颜色变深，甚至部分变成铁锈红，树脂表面和孔道中被污染物覆盖和包裹，树脂膨胀性变差、树脂分离困难，容易引起树脂破碎、再生效果变差、交换能力下降，进而导致精处理高速混床出水水质快速变差、运行周期缩短、水质恶化严重威胁机组安全稳定运行。
二、精处理阳树脂铁污染的原因凝结水系统的管路和设备由于某些原因而被腐蚀，因此凝结水中常带有金属腐蚀产物，主要是铁的氧化物，铁的形态主要以Fe3O4和Fe2O3为主，他们常呈悬浮态和胶态。
因精处理高速混床未设置前置过滤器，尤其在机组启动阶段凝结水中的含铁量一般可达到500-3000μg/L，所以精处理阳树脂铁污染较为严重，分析铁离子对阳树脂的污染原因如下：一是铁离子以胶态悬浮体出现，它会直接污染在树脂表面，一般通过空气擦洗来进行清理，但是也不能完全去除。
二是铁以二价离子的形式交换到树脂上，随后被氧化成三价铁离子，从而在树脂颗粒上形成凝胶状的不溶于水的铁的氢氧化物。
离子交换树脂污染及复苏处理
与有机物产生 的污染 同时进行 的， 它们相互缔合或 呈共聚状 。在水体中腐殖酸是 以复杂的芳香核为核 心， 通过化学或物理形式如共价健作用力 、 静电作 用力 、 范德华作用力 、 氢键等作用力连接着多糖 、 蛋 白质 、 简单酚 、 金属 。 可见有机 物是产生 阴离子交换树脂污染的主
Ｐｏ ｌ ｉ ｎ ｏ ｏ ｃ ｎｇ ｓｎ ｎｄ ｃ ｖ ｒ ｅ ｔ ｅ ｌ ｏ ｆＩ ｎ Ｅｘ ｈａ ｅ Ｒｅ ｉ ａ ｕｔ Ｒｅ ｏ ｅ ｙ Ｔｒ ａ ｍ ｎｔ
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（ｅｔ ｏ ｅ ｌｎ， ｉａｈｎＩ ｎＭｉｅ ＭｉｉｇＣ ．Ａｎｈ ｎＩｏ ｎ ｔｅ Ｃ ．Ｌｄ Ｌｏ ｎｎ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ｎ ａ Ｐ ｗ ｒ ａｔＱｄ ｓａ ｒ ｎ， ｎｎ ｏ， ｓ ａ ｎａｄＳｅｌ ｏ ｔ． ｉ ｉ Ｐ ｏ ｒ ， ， ｏ ｇ１ ４ ４ ， ｈｎ）
【 ｅ ｏｄ ］ ａ ｒｒ ｔｅｔ ｅｉｐｌ ｔｎ ｒ ｏｅ ａｅｔｒ ｉｅｃａｇ ｐｃｙ Ｋ ｙｗ ｒｓｗ ｔ ｅ ｍ ｎ ｒ ｎ ｏｕ ｏ； ｃｖｒ ｒ ｇｎ； ｓ ｈ ｅ ａａｉ ｅｔ ａ ； ｓ ｌｉ ｅ ｙ ｅ ｅｎ ｘ ｎ ｃ ｔ
１ 问题 的提 出
离子交换树脂 是水 处理主要定额材 料消耗之
有机物、 、 、 铁 硅 微生物胶体或类胶体都会对 阴 离子交换树脂产生污染 ， 通常情况下有机物的污染 起主导作用 ， 而铁 、 硅等其他杂质对树脂 的污染是
被覆盖 ， 离子交换过程就无法进行。在离子交换过
程 中， 交换势能较 高 ， 附着力强 的离子或大分子 之 类的物质 ， 容易被 交换 或吸附到树脂 ， 而在再生 时
果， 进而 阐明树脂污染复苏处理是解决树脂污染 问题 的有效途 径 ， 具有很好的经济效 益、 社会效 益和应用价值 。
铁“中毒”树脂
由于铁“中毒”树脂经过适当的处理，可以恢复其交换能力，所以树脂发生铁“中毒”后，应及时正确处理，否则会增加树脂破损的可能性，导致树脂报废。
铁“中毒”树脂的复苏方法主要有以下三种：1、盐酸复苏法机理：强酸性树脂对阳离子的选择顺序为：Fe3+＞Fe2+＞Ca2+＞Mg2+＞Na+＞H+在铁“中毒”树脂中加入10％的盐酸后，盐酸将树脂表面或凝胶孔内的胶态Fe2O3·XH2O溶解成Fe3+，同时盐酸中的H+与树脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+发生交换，使树脂逐步转成氢型，投入运行前再转化成钠型。
此法简单易行。
但在实际应用中，要想充分复苏铁“中毒” 树脂，必须将盐酸的浓度加大到10％以上，这样既增加了处理费用，也易损坏交换器的防腐层。
2、盐酸-食盐复苏法机理：将4％的盐酸和4％的食盐溶液加入“铁中毒”树脂中，充分浸泡。
盐酸的主要作用是溶解Fe2O3·XH2O。
食盐中的Na+连同盐酸中的H+和树脂上的Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+进行交换，使树脂逐步转变成氢钠混合型，投入运行前再生转换成钠型即可。
此法是一种较常用的方法。
但也存在着盐酸和食盐用量大，耗时长，复苏处理不彻底等缺点。
3、盐酸－食盐－亚硫酸钠复苏法机理：将4％的盐酸、4％的食盐和0.08％的亚硫酸钠混合液加入铁“中毒”树脂中充分浸泡。
盐酸和食盐的作用同上。
Na2SO3把Fe3+还原成Fe2+，从而减少树脂对Fe3+的结合，且反应生成的H+又能促进Fe2O3.XH2O的溶解，反应式为：SO32-+2Fe3++H2O≒SO42-+Fe2++2H+最后再将氢钠混合型树脂转化为钠型树脂即可投入使用。
需要注意的是，Na2SO3浓度应由实验确定，一般不应大于0.1％，因为Na2SO3浓度过高，易产生SO2气体，再者产物SO42-浓度增大，会产生CaSO4沉淀。
实践证明，用这种方法处理铁“中毒”树脂，复苏剂耗量少，耗时短，且复苏剂中盐酸浓度低，对交换器腐蚀性较小，复苏效果较好，是一种较理想的处理方法。
阳离子交换树脂铁中毒复苏新方法
相 比具 有 复 苏 效 果 理 想 、 约 药 剂 、 省 时 间 的 优点 。 节 节
关 键 词 ：阳离 子 交 换 树 脂 ； 中毒 ； 苏 ； 原 剂 铁 复 还 铁污 染 是 离 子 交换 树 脂 最 常 见 的污 染 。 铁 可 以通 过 不 同 的途 径 进 入 阳 离 子 交 换 装 置 ， 如
时只需用 Ｎ Ｃ 溶液仅一种还原 剂进行常规 的再生 ， ａＩ 即可 使 铁 中毒 树 脂 得 到 复苏 。再 经 软 化 水
清洗后 ， 便可转入正 常的软化 交换过 程。
当进 水 中含 有 少 量 三 价 或 二 价 铁 离 子 时 ， 阳树 脂 将 会 优 选 与 这 些 铁 离 子 结 合 ， 水 中溶 解 在 氧 的 作 用下 将其 中 的二 价 铁 离 子 氧 化 为 三 价 铁 离子 ， 其 牢 牢 的 结 合 在 树 脂 交 换 基 团上 ，使 使 树 脂 对 Ｃ２ Ｍ 离 子 交 换 能 力 下 降 ， ａ 、 出水 水 质 超 标 ， 行 周 期 缩 短 ， 水 量 减 少 ， 生剂 量 增 运 产 再 加 ， 重 时 会造 成 装 置 无 法 运 行 下 去 。树 脂 铁 中毒 后 ， 过 适 当的 处 理 可 以恢 复 树 脂 的 交 换 能 严 通 力 ， 过 程 称 为树 脂 的 “ 苏 ” 此 复 。下 面提 出 一 种 新 的树 脂 复 苏 法 — — 还原 复苏 法 。
Ｉ 树 脂 铁 中毒 鉴 别 方 法
被 铁 污 染 的 阳树 脂 交 换 容 量 大 幅 度 下 降 ， 阳床 周 期 明 显 缩 短 。从 外 观上 看 ， 脂 颜 色 明 显 树 变 深 ， 至 呈 黑 色 。准 确 的 鉴 定 方 法 为 测 定 水 中 的 含铁 量 ， ： １ Ｌ颜 色 发 生 变 化 、 步 判 甚 即 取 ０ｍ 初 断 为 铁 中毒 的树 脂 置 于 １０ｍ ０ Ｌ烧 杯 中 ， 入 ３ Ｌ８ Ｏ 的 Ｈ １ 液 ， 速 搅 拌 １ ｉ 静 置 加 ０ｍ ． ％ Ｃ溶 慢 ５ｍｎ，
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阳离子交换树脂铁中毒复苏方法研究
于连群王三反
摘要介绍了一种简便实用的阳树脂铁中毒复苏新方法——还原再生法。
与传统的复苏方法相比，此法具有明显的优点，复苏效果理想，可节约药剂费用50%～60%。
关键词阳离子交换树脂，铁中毒，还原再生
阳离子交换软化装置是一种大量使用的工业水处理装置。
该装置在使用过程中往往会接触到含铁地下水或因管道锈蚀造成进水中带有铁离子，导致阳离子交换树脂受到铁离子的污染，通常称为铁中毒。
由于强酸性阳离子交换树脂对水中的三价铁离子亲合力极强，其选择交换顺序为：Fe3＋＞Al3＋＞Fe2＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K ＋＞NH
＋＞Na＋＞H＋。
当进水中含有少量三价或二价铁离子时，阳树脂将会优选与4
这些铁离子结合，在水中溶解氧的作用下将其中的二价铁离子氧化为三价铁离子，使其牢牢的结合在树脂交换基团上。
虽然水中铁离子含量很少，但年复一年地运行下去，铁离子在交换基团中越积越多，占据了树脂的大部分工作交换容量，导致树脂对Ca2＋、Mg2＋离子交换能力的下降，出水水质超标，运行周期缩短，产水量减少，再生剂耗量增加等一系列问题，严重时会造成装置无法运行下去。
树脂铁中毒后，用常规低浓度的食盐再生液很难将树脂交换基团上的Fe3＋置换下来。
人们采用了各异的树脂铁中毒复苏方法。
虽然均能取得一定的复苏效果，但其经济指标均不理想，复苏时间过长，复苏不够彻底，因而有必要探寻一种新的树脂复苏方法。
我们提出一种新的还原复苏法，取得了较理想的复苏效果。
现介绍如下，供参考。
1 树脂鉴别及常规复苏工艺
1.1 树脂铁中毒鉴别方法
初步判断：采用正常的软化再生方法无法恢复原有工作交换容量，并且交换容量有较大幅度下降时，可取少量树脂与新树脂进行颜色比较。
新树脂为淡黄色或金黄色，铁中毒树脂颜色明显加深，变为棕色，紫红色，甚至近似黑色。
分析检测：取10 mL颜色发生变化、初步判断为铁中毒的树脂置于100 mL
烧杯中，加入30 mL 8.0%的HCl溶液，慢速搅拌15 min，静置0.5 h，取上清液测定总铁含量，以此判断树脂铁中毒程度。
1.2 常规树脂铁中毒复苏工艺
常规铁中毒复苏方法可视铁中毒程度不同而异。
轻度铁中毒可在罐内复苏。
铁中毒较深时，应采用罐外复苏，复苏效果较好，但操作麻烦，需有备用容器，耗时较长。
罐内复苏方法1：彻底反冲洗树脂层后，用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。
用原水冲洗该层至出水pH≥5.5。
用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。
用软化水以9 m/h流速冲
洗树脂层5 min完成树脂复苏。
转入正常的软化交换过程。
此法适用于轻度铁中毒树脂的复苏，但效果不够理想。
罐内法2：对于中度铁中毒树脂的复苏，可在上述两步复苏方法的基础上，再增加两道工序：用3倍于树脂体积的8.0%NaOH溶液，以8 m/h流速逆向流经树脂层(以防氢氧化物沉淀)。
用原水冲洗树脂层至出水pH≤8.5。
用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。
用软化水以9 m/h流速逆向清洗树脂层5 min，完成复苏，转入正常软化交换过程。
此四步方法的复苏效果比较理想，但复苏费用较大。
罐外法：当树脂铁中毒十分严重时，某些单位甚至采用罐外复苏法，以求获得更好的复苏效果。
即彻底反冲洗树脂层后，将树脂移入专用清洗装置中。
用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，分两次浸泡树脂，缓慢搅拌40 min，间隔2 h排空废液一次。
用5倍于树脂体积的原水分3次浸洗树脂，缓慢搅拌，5 min排空废水一次。
用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。
再用3倍于树脂体积8.0%NaOH溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。
最后采用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂后，将树脂回装于交换罐内，并用软化水以9 m/h流速清洗树脂5 min。
完成罐外复苏全过程，转入正常软化交换过程。
2 还原复苏法
2.1 还原复苏法原理
从阳树脂对阳离子的选择结合顺序来看，以氢离子置换三价铁离子并不容易，甚至比钠离子更困难。
因此，用酸复苏铁中毒树脂，除了可避免在复苏过程中三价铁离子产生氢氧化铁沉淀外，其它并无什么好处，处理效果也不十分理想。
此外，用碱液复苏树脂其作用同食盐溶液复苏树脂是一样的，同样是用钠离子置换铁离子，效果并不会比食盐好，除非树脂受到有机物污染时，可用NaOH碱性溶液，去除树脂颗粒表面附积的有机物等。
树脂复苏从理论上讲，应尽可能地使再生剂中的可交换的离子与树脂交换基团中的被置换的离子，在选择结合顺序上靠近，使之置换较易进行，从而减少再生剂用量，降低再生液浓度，缩短再生时间。
因此，可从以下两个方面着手，一是增强再生剂的置换能力，如选用选择顺序靠前的高价离子再生剂，或增加再生剂用量，增大再生剂浓度。
另一种是设法降低树脂上被置换离子与树脂的结合能力，使选择结合顺序向后移动。
第一条途径往往会导致复苏费用过高，且效果并不理想，常规的复苏方法即是采用这一途径。
而新研究的还原复苏法则是通过第二条途径完成。
对三价铁离子而言，最理想的方法是将三价铁离子还原为二价，使其与树脂的结合力大幅度下降，钠离子或氢离子便会较容易地将其置换下来，这样铁中毒树脂就会获得良好的复苏。
而且复苏过程中不会产生氢氧化铁沉淀。
其经济指标也较前两种方法有明显的改善。
最理想的还原剂为亚硫酸钠，它与三价铁的氧化还原反应：2Fe3＋＋Na
2SO
3
＋
H 2O2Fe2＋＋Na
2
SO
4
＋2H＋，此还原过程可以进行的较为彻底，部分二价铁离子还会进
一步被还原剂Na
2SO
3
中的钠离子置换。
此时只需用NaCl溶液进行常规的再生，即
可使铁中毒树脂得到复苏，经软化水清洗后，转入正常的软化交换过程。
2.2 还原复苏法工艺参数
影响还原复苏效果的主要因素有还原剂用量、还原剂浓度、还原剂与树脂层接触时间、还原剂流经树脂层滤速等。
试验确定了最佳的工艺参数，数据如表1、表2所示。
表1 还原法工艺参数
表2 复苏效果比较
亚硫酸钠的用量应以所测得的树脂中铁含量的多少来确定。
按反应式计算出的理论用量，考虑还原剂纯度后乘以1.2倍的再生比耗即为还原剂使用总量。
还原剂溶液浓度以5.0%～6.0%为宜，虽然浓度较大时，氧化还原反应较易进行，
但所配制的还原剂溶液体积较小，不易进行循环再生。
还原剂流经树脂层的流速以8～10 m/h为宜。
采用逆向循环工艺，还原液与树脂的接触时间应达到2.0 h 以上，为防止空气中氧大量溶入还原液中，还原液应采用底部进出药液池。
为防止氢氧化铁沉淀物的产生，最好在配制还原液时用盐酸将还原液pH值调至5.5～6.0。
经还原剂处理后，只需用NaCl进行常规的树脂再生，即可使铁中毒的树脂得到复苏，恢复软化能力。
3 经济比较
还原复苏法虽然能够比较容易彻底的复苏铁中毒树脂。
但其复苏费用的多少是决定该法有无实用价值的关键，故必须对其进行考察。
复苏铁中毒树脂1 mmol的交换能力，采用还原法需消耗95.0%纯度的无水
亚硫酸钠0.08 kg，按售价3 500元/t计0.28元，消耗纯度为95.0%工业食盐0.086 kg，按售价1 200元/t计0.104元，消耗30.0%的工业盐酸0.02 kg，按售价850元/t计0.02元，以上共计0.404元，复苏耗时约4.5 h。
采用罐内酸碱盐再生法，则需消耗30.0%工业盐酸0.47 kg，计0.40元，消耗工业食盐0.332 kg，计0.40元，消耗95.0%烧碱0.16 kg，按售价3 000元/t计0.48元，共计1.28元，全部复苏过程耗时约6 h以上。
采用罐内酸盐复苏法需消耗盐酸、食盐共计0.60元，全过程耗时约4 h。
采用罐外酸碱盐复苏法，消耗化学药剂与罐内法相同，共计1.28元，全过程耗时在18 h以上。
从以上技术经济分析中表明，采用酸碱盐复苏法其复苏费用每吨树脂高达1 000元以上，这在实用中是难以接受的。
即使采用简化的酸盐复苏方法，经济指标也很不理想。
而还原复苏法不仅在技术上可取得较好的效果，复苏率可达90.0%以上，同时复苏的药剂费用仅为酸碱盐法的30%左右，处理每吨树脂约为400元。
4 结论
阳树脂的铁中毒复苏一直是离子交换过程中的难题，传统复苏方法，技术经济性能很差。
我们提出的还原复苏法是一个行之有效的新方法。
与传统的复苏方法相比，还原法可节约药剂费用50%～60%。
参考文献
［1］严煦世，范瑾初.给水工程.中国建筑工业出版社，1995.
［2］给水排水设计手册，第五册.中国建筑工业出版社，1973.
作者简介：第一作者于连群，1950年生，1977年毕业于兰州铁道学院给水排水系，现在本院环境工程实验中心工作，工程师。
作者单位:兰州铁道学院环境工程系(甘肃兰州，730070)
收稿日期:1998-10-01。