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离子交换树脂的变质、污染与复苏

一、离子交换树脂的变质

离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。

（一）阳离子交换树脂的氧化

1.阳树脂氧化的原因和现象

阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。

2.防止树脂被氧化的方法

（1）活性炭过滤????用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常用方法，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。其反应为：

C－+HOCl→CO－+HCl

活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。

???（2）化学还原法??化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或Na2SO3）进行脱氯。

???（3）选用高交联度的大孔阳树脂。

???（4）避免使用质量差的盐酸??其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。

???（二）强碱性阴树脂的降解

在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如ClO3－和FeO42－）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐降解，但不会发生骨架的断链。在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。

季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下：

???????????CH3?????????CH3

R—N??CH3???[O]????R—N???????????????[O]?R═N—CH3??[O]???R≡N????非碱性物质

??????

??????????????CH3

???????????????????????????????CH3

2.防止强碱性阴树脂降解的方法

(1)?真空除气法??通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。

(2)降低再生液中含铁量??降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制。

(3)选用隔膜法生产的烧碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降至6～7㎎／L）。

二、离子交换树脂的污染与复苏

在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。树脂的污染是一个可逆的过程，也就是当树脂被污染后，通过适当的处理，可以恢复其交换性能，这种处理称为树脂的复苏。

（一）???铁对树脂的污染

（三）钙对树脂的污染

1.污染的现象

离子交换器流出水中发生Ca2+和SO42－的过早泄露。

2.污染的原因

阳离子交换树脂用硫酸水溶液再生时，由于水溶液中SO42－和Ca2+的浓度的乘积，超过

了硫酸钙的浓度积，析出的CaSO4沉淀覆盖的树脂表面上，而造成钙对阳树脂的污染。

3.树脂的复苏

与上述被铁、铝污染的树脂的复苏方法相同。

4.防止钙污染的方法

若用硫酸再生树脂时，可分两步或三步再生。开始先采用低浓度、高流速的硫酸溶液再生，一旦形成硫酸钙沉淀，析出的颗粒就会被溶液充走；而后采用高浓度、低流速的硫酸溶液再生，因此时树脂中的大部分Ca2+已被去除，所以，剩下少部分Ca2+不会形成CaSO4沉淀析出，而是随溶液被冲走。

???（四）硅对树脂的污染

1.污染的现象及原因

树脂被硅污染后，其离子交换器出水中连续有二氧化硅泄露，使除硅效率降低。硅污染一般是由于再生时树脂中胶体硅污染物未被完全除去，致使强碱性阴树脂吸着的可溶性硅酸盐HSiO3－水解为硅酸，并在树脂内逐渐聚合成胶体状态的多硅酸析出，被覆在树脂表面上，并堵塞孔道，使交换容量下降，出水中SiO2含量增加。

2.树脂的复苏

通常采用温度为40～50℃的4%～8%苛性钠溶液再生、清洗，可以使强碱性阴树脂的胶体硅污染降至最低。

3.防止硅污染的方法

(1)?阴床失效后应及时再生，而不在失效态备用。再生时碱液应加热（Ⅰ型树脂不高于40℃，Ⅱ型树脂不超过35℃），碱液浓度可降低至2%，再生液的流速应不小于5m/h，但应保持进再生液的时间不少于30min。

（2）在弱型树脂一强型树脂联合应用的系统中，要从设计上保证弱型树脂先失效。

（五）油对树脂的污染

1.污染的现象

被油污染的树脂其外观颜色由棕变黑，在树脂表面形成一层油膜，使树脂粘在一起，导致交换容量下降、树脂层水流不均匀，周期制水量明显减少。另外，由于树脂表面油膜存在，使树脂在水中的浮力增大，造成树脂反洗时流失。

由于铁污染后其树脂颜色与有污染类同，简易的鉴别方法是将树脂放入试管中，再向试管中注入两倍于树脂体积的水，经激烈震荡后，若水面出现“彩虹”即为油污染；否