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201×7强碱性阴离子交换树脂工艺性能与理化性能的关系 崔焕芳 王广珠 彭章华 国家电力公司热工研究院 (西安 710032) 前言 201×7强碱性阴离子交换树脂是火力发电厂除盐系统中应用普遍、使用量大、投资大的一种水处理材料。它的性能好坏直接影响着热力系统的补给水品质，是电力生产安全运行的保证。 但是，在长期的使用中，树脂的理化性能、工艺性能会逐渐下降，严重时，因无法满足生产需要而不得不更换。但是，在什么情况下更换树脂，不至于出现提前报废或更换不及时而造成的浪费，多年来没有统一的标准和依据。为此，国家经贸委发布了制定火力发电厂水处理用201×7离子交换树脂报废标准的通知，由国家电力公司热工研究院研究制定。本文即是对该标准制定过程中所做工作的部分总结，并初步提出了201×7强碱性阴离子交换树脂报废的技术指标，供参考。 运行中出现的问题 201×7树脂因使用时间长或受到污染、降解所至,其工艺性能会逐渐下降。主要表现为工作交换容量降低、出水品质下降、除硅能力下降，严重时还会导致混床出水不合格，无法满足生产需要。工艺性能的下降，意味着树脂本身的理化性能已发生了变化，主要有以下几点：①强型基团容量下降②含水率下降、③圆球率下降、④有机物污染、⑤铁污染等。 强型基团容量和含水率的下降 一般来说，阴离子交换树脂都含有强型基团和弱型基团，随着使用年限的增加，由于污染、降解等原因，强型基团会逐渐减少，弱型基团会逐渐增加。而这两种碱性基团的亲水力是不同的，树脂中极性化的化学基团越多，则结合的水分越多(3)。因此，在使用中，强碱性阴离子交换树脂的含水率随着强型基团的下降会逐渐减少，而不会象001×7阳离子交换树脂那样，在氧化降解过程中随着骨架的氧化断链，含水率增加，树脂软化(14)。在强型基团减少、含水率下降的情况下，强碱性阴离子交换树脂的除硅能力就会降低，出水品质下降。 2.2 有机物污染和铁污染 一般情况下，阴离子交换树脂不会象阳离子交换树脂那样，被泥沙所污损，但是会被铁污染，当然污染原因会有所不同。此外，由于大多数有机物分子都不同程度的含有羰基、羧基或甲基等，这样，阴离子交换树脂与有机物之间就靠离子交换和范德华力的吸附作用，使得有机物截留在树脂中⑵，加上凝胶型201×7离子交换树脂本身结构的不均匀性，造成阴离子交换树脂官能团中毒，即不可逆的吸附。离子交换树脂碱性越强，易受有机物污染的程度越强，而且由于再生液带入的铁沉积在树脂上，并和硅、有机物等结合在一起，形成复杂的物质形态，使得阴离子交换树脂受污染，而且，这种污染是累积式的。 被有机物污染后的201×7树脂颜色变深，从原来的淡黄色变为深棕色，严重时成为黑色，受铁污染的201×7树脂外观多为铁锈红色，严重时为深棕色。树脂受污染后，出水品质变差，工作交换容量下降，自用水率提高。有机物漏入出水中，使出水电导率增大，出水PH下降，出水中SiO2含量增大，再生频繁，运行费用提高。，并且铁离子的存在还能够加速阴离子交换树脂的降解，因此被污染树脂中铁及有机物含量的多少也是判断树脂是否报废的一个重要指标。 圆球率下降 圆球率下降,即离子交换树脂机械强度下降。运行中表现为运行阻力加大，出水量达不到设计要求，不得不频繁反洗、再生，造成人力、物力的巨大浪费。有的树脂粉沫还可能随补给水进入热力系统，在高温高压下分解，高分子网状结构发生断裂，氧化后生成了相应的低分子有机酸，还有一些直链的高分子化合物⑷。树脂的分解产物将污染给水水质，通过减温水直接污染蒸汽品质⑷。所以，当树脂机械强度下降到一定程度，即圆球率下降到≤80%时，考虑到设备运行的安全、经济性,应该将树脂报废。这一点在《火力发电厂水处理用001×7强酸性阳离子交换树脂报废标准》的研究中，都有详细论述⒀，这里将直接采用。 试验结果及分析 强型基团容量的改变与工作交换容量的关系 将一定体积的201×7树脂（氯型）置于高压反应釜中，控制一定的时间和温度，即可得到一系列强型基团容量不同的树脂。强型基团容量按照GB 5760—2000测定，以下若无特殊说明,，工作交换容量的测定均为参照美国ASTM（D3087—78）方法测定的数据。结果见表1。 随着强型基团容量下降，树脂的工作交换容量下降，从图1上分析，并用高次方程回归，得到下列方程，相关系数r=0.9975。 △q=1.534×10-4C3-1.579×10-2C2+0.7301C-0.3422 　⑴式 式中 C：强型基团容量下降百分数 ，%; q：工作交换容量下降百分数， %; 从资料及我国部分电厂对201×7树脂报废的实际情况得知，大多数时候，当强型基团容量下降50%左右时，该树脂即被报废。由研究结果⑴式可以得出强型基团容量下降50%