离子交换除盐中阳床钠超标阴床除硅效果差原因分析.docVIP

离子交换除盐中阳床钠超标阴床除硅效果差原因分析 离子交换除盐中阳床钠超标阴床除硅效果差 原因分析 洪现海、白代忠 国电菏泽发电有限公司，菏泽市光明路1号 邮编：274032 摘要：作者在论述了水的除盐方式；强碱型ROH树脂交换阴离子的原理（工艺特性）、选择性和交换过程后，分析了阳床钠超标阴床除硅效果差机理；指出RH床以Na+超标为运行终点，ROH树脂再生彻底即可有效控制出水中硅的含量，并在此引用运行指标、检修规程和大量参考文献，论述有不妥之处敬请指正。 关键词：离子交换，交换势，；强碱+弱酸=碱性环境；H2CO3 、H2SiO3电离；碱性条件 水的除盐有离子交换、反渗透、蒸馏法、电渗析等，目前使用最多的仍为阴、阳离子交换法， 即用阳离子交换树脂去除水中的阳离子，用阴离子交换树脂去除水中的阴离子，从而达到除盐的目的。因为钠盐在水中溶解，不会产生沉淀，故往往认为对中、高压锅炉用水在阳离子交换器中出现漏钠影响和危害不大。但没有认识到或足够的认识到阳床出水钠超标，阴床去硅效果变差。本文将论述阳床、阴床交换原理及其产生这种现象的原因和过程。 一、强碱ROH阴离子交换树脂的工艺特性: 水经强酸RH离子交换后，水中的Fe3+、Ca2+ 、Mg2+、Na+、K+等阳离子基本被置换下来，还剩下的是SO42-、Cl-、HCO3-、NO3-、HSiO3-等阴离子，这些阴离子常用强碱ROH才能被置换，其反应式为： ROH+H2SO4=RHSO4+ H2O （1） 2 ROH+H2SO4=R2SO4+2H2O （2） ROH+HCl=RCl+H2O (3) ROH+H2CO3=RHCO3+H2O (4) ROH+H2SiO3=RHSiO3+H2O (5) 反应式（1）和（2）是同时进行的，代表了ROH与SO42-交换的两种情况。当树脂主要是ROH存在时，反应式（2）占优势；当水中H2SO4浓度超过树脂上OH-时主要是反应式（1）。因此，运行刚开始都是ROH型，故是（2）式反应当占优；当树脂从上到下逐渐形成R2SO4型时，再进入的H2SO4，其交换结果转为RHSO4型，反应式为： R2SO4+H2SO4=2RHSO4 (6) 从式（1）~（6）可见，水经ROH呈中性。但为什么在离子交换除盐中，水先要经过阳离子交换后再进入阴离子交换呢？水不经过阳床可以吗？现在我们来论述一下这方面问题。 1、强碱树脂的选择性 树脂的选择性也称交换势，亲和力，结合力等，其选择性的次序为： SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3- ＞HSiO3- 可见SO42-、NO3-、Cl-的选择性都比OH- 大，吸着能力强；而F-、HCO3- 、HSiO3- 是弱酸阴离子，选择性比OH-小，吸着能力差，从交换势（交换次序）可见： - 1 - 图一：离子交换次序 （1）强酸阴离子SO42-、NO3-、Cl-能顺利的交换ROH上的OH-离子而被置换，而且按选 择性的大小，后来的、NO3-交换RCl上的Cl-，后来的SO42-又交换RNO3上的NO3-（当然也交换Cl-），随着交换的进行，逐渐形成R2SO4在最上层，第二层为RNO3（如果水中有硝酸，则该层才有），第三层为RCl（如图1） （2）弱酸阴离子HCO3、HSiO3，一是选择性小于OH离子；二是水中的含量相对来说比较少；三 +-+是H2CO3、H2SiO3必须要在较强的碱性条件下才能离解为H+ HCO3和H+ HSiO3,因此从理论上讲， --HCO3、HSiO3不能除去。那么用强碱ROH如何达到去除弱酸阴离子和除硅的目的呢？要做到去除------HCO3、HSiO3，就要做到避开交换势OH＞HCO3与HSiO3的状况，就是说，设法把ROH中的OH去 ---掉，则HCO3、HSiO3就能附到R上去，那么如何去除ROH上的OH离子呢？首先要使H2CO3和H2SiO3+-+-+-离解为H+ HCO3和H+ HSiO3形式存在，用离解出来的H去与ROH上的OH结合成为H2O，然后再----把HCO3、HSiO3附到R上去。可见要去除HCO3、HSiO3必须做到二点：一是要使H2CO3和H2SiO3 +-----以离子状态存在；二是用H去与OH结合成H2O，消除水中OH的反离子，即消除OH对HCO3、HSiO3 的影响。 但H2CO3和H2SiO3是弱酸，要使他们电离为H与HCO3、HSiO3必须在碱性的条件下，虽然ROH本身是强碱树脂，PH可达14，但这仅仅是