阳床再生效果差原因分析 

阳床再生效果差原因分析

摘 要

煤气发电项目化水站在运行过程中，出现阳床再生效果差，耗酸量大，对正常的生产运行带来一定影响，同时增加了运行成本，针对这一问题，从多角度入手，查阅相关资料，总结运行经验，分析相关指标数据，通过对再生工艺进行优化、改进，最终这一问题得以解决，有力的保证了生产。

关键词：再生、中和、酸碱降耗、措施

煤气发电化水站各个水处理设备运行工况已经趋于其最佳工况，但是阳离子交换器在运行中出现失效后再生效果差的问题，主要表现为按照正常的逆流再生程序难以实现再生，必须依靠高浓度（7%-10%）的酸进行浸泡再生，酸耗比增大（再生中酸的用量增大），同时在再生过程中发现阳树脂颜色较深，呈铁红色（阳树脂正常颜色为米黄色，颜色较淡），初步分析为铁污染较为严重，严重影响了正常的生产。现从其交换原理，再生方式，再生液的浓度，水源水质等几个方面逐一进行分析，寻找原因。 一、阳离子交换器（阳床）交换原理

化水站选用的阳离子交换器中的阳树脂为强酸性H树脂，简称H型树脂。强酸性H树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的阳离子进行交换。强酸性H树脂是一种人造有机聚合物产品。聚合反应生成具有三度空间立体网状结构的聚合物骨架（树脂母体），再于骨架上导入不同的化学活性基而成。由于它的活性基如磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）等都含有活性强酸性H离子可在水中解离出来，用于与其它阳离子进行交换。H型阳离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。化学性质相当稳定摸起来硬而有弹性，机械强度也足够承受相当压力，颜色浅呈透明状。

离子交换的选择性是指离子交换剂对于某些离子显示优先活性的性质。离子交换树脂吸附各种离子的能力不同，有些离子易被交换树脂吸附，但吸着后要把它置换下来就比较困难，而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换基团、可交换离子的性质、水中离子的浓度和水的温度等因素有关。离子交换作用即溶液中的可交换离子与交

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换基团上的可交换离子发生交换。一般来说，离子交换树脂对价数较高的离子的选择性较大。对于同价离子则对离子半径较小的离子的选择性较大。在同族同价的金属离子中，原子序数较大的离子其水合半径较小，阳离子交换树脂对其的选择性较大。对强酸性阳离子交换树脂来说，它对一些离子的选择性顺序为：

Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+ >H+。

离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行的，而是在固态的树脂和溶液的接触界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用。

强酸性H+交换树脂的交换反应如下：

2RH + Ca(HCO3)2 === R2Ca + 2CO2 + 2H2O 2RH + Mg(HCO3)2 === R2Mg+ 2CO2 + 2H2O

2RH + CaCl2 === R2Ca + 2HCl 2RH + MgSO4 === R2Mg + H2SO4

二、阳离子交换器（阳床）再生原理

离子相对浓度高低对树脂的交换性质会产生很大的影响。当水溶液中氢离子的浓度相当大时，钙型或镁型的阳离子交换树脂中的钙离子或镁离子，可与氢离子进行交换，重新成为氢型阳离子交换树脂。换言之，交换反应也可以反方向进行。由于离子交换过程是可逆的，因此当交换树脂交换了一定量的离子后，可用相对浓度较高的氢离子再取代下来，使之一再重复被循环使用，这种作用称为再生。

当氢型树脂中的氢离子，都被其它硬度离子交换后，这些树脂就没有软化水质作用，此时之状态称为饱和状态。再生操作主要目的就是将已经达到饱和状态的树脂，利用再生剂洗出所交换来的阳离子，让树脂重新再恢复到原有的交换容量，或所期望的容量程度，或原有的树脂型态等。无论是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂，都可以使用稀硫酸或稀盐酸作为再生剂，但一般认为以稀硫酸作为再生剂，效果可能会好一些。因为树脂若吸附有机物的话，稀硫酸较稀盐酸更能解析出有机物，所以一般工艺多采用稀硫酸为再生剂。不过实际应用时，可能因为硫酸的取得较为困难，所以多使用盐酸作为再生剂居多。 三、阳离子交换器（阳床）再生程序

常用的再生方式有顺流再生，逆流再生，浸泡再生。化水站阳床采用的是效果比较好

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的逆流再生方式。

逆流再生的步骤：

小反洗：为了保持有利于再生的失效树脂层不乱，不能像顺流再生那样每次都对整个 树脂层进行反洗，而只是对中排上面的压脂层进行反洗以松动树脂层和冲洗掉运行时积累在压脂层中的污物。反洗直到排水清澈为止；

放水：小反洗后，待压脂层沉降下来，放掉中排以上的水，使压脂层处于无水状态，防止在进再生液过程中，对再生液稀释；

进再生液：调节再生液的浓度在3%—5%，进再生液流量小于12.7m3/h， 时间30-40min；

置换、进再生液结束后，关闭抽酸阀门，按进再生液的流量继续用稀

释再生剂的水（除盐水）进行清洗，直至排出的废液达到一定的标准，一般PH呈中性即可停止置换；

正洗：恢复树脂的交换能力，直至出水合格。 四、影响再生效果的因素及控制措施

氢型阳树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系，强酸性氢型阳树脂的再生比较困难，需要的再生酸液的剂量比理论值高许多，而且必须较长的接触时间。相形之下，弱酸性氢型树脂的再生则比较容易，需要的再生酸液的剂量仅比理论值高一些，也不需要长的接触时间。一般认为，在硫酸或盐酸的用量为其总交换容量的二倍时，每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间是：强酸性约30-60分；弱酸性约30-45分。

此外，氢型阳树脂的再生特性也与它们的交联度有关。所谓交联度乃是定量树脂中所含的交联剂（如苯乙烯）的质量百分率。通常交联度低的树脂，其特征是聚合密度较低，内部空隙较多，网孔大，对水的溶胀性好，但对离子选择较弱，交换反应速度快，较易再生，因此每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间较短。反之，交联度高的树脂，则需要较长再生酸液与树脂接触的时间。无论强酸性或弱酸性氢型树脂的交联度均可以在制造时控制。由于氢型树脂的网孔不仅提供了良好的离子交换条件，而且也像活性碳一般，能产生分子吸附作用，也可能吸附各种有机物，因此容易受到有机物污染，而影响其操作效率，也使得其再生操作发生困难。如果树脂在使用过程中，吸附了有机物，特别是大分子有机

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物，再生接触时间必须更久，而且通常要提高温度（70-80℃）才能除去大部分有机物，以免其效能降低太快，同时在高温下操作，也可以加速再生反应时间，使浸泡接触时间得以因而缩短。

流速控制：再生过程中我们严格控制进再生液的流速，确保树脂能和再生液有足够的接触时间，保证再生反应的进行；

浓度控制：控制再生液浓度在3%-5%之间，再生液浓度对再生程度有很大影响，当再生剂量一定时，在一定范围内，浓度越高，再生程度越高，当浓达到某一个值后，再生后交换剂的交换容量可恢复到一个最高值；

时间控制：为了确保交换剂与再生液的反应时间，在进再生液过程中我们均适当延长进酸时间。

五、再生过程中出现的异常情况

即使我们严格按照阳床再生的步骤操作，严格控制流量、浓度、时间，1# ，2#阳床的再生效果也不能达到预期效果。最近一次1#阳床在逆流再生两次后，出水依然不合格，再生失败。紧接着采用7%高浓度强酸进行浸泡12小时后，再次进行再生，再生成功（12月16日），出水漏钠量50.4μg/L。但是投运不久后，出水漏钠量开始增大（漏纳量是阳床出水的指标，规定≤50μg/L）；2#阳床失效后，再生一次后出水依然不合格，再生失败。采用9%高浓度强酸进行浸泡16小时后，再次进行再生（12月17日），出水漏钠量为43.1μg/L，较设备投运初期有所偏高。

再生过程中酸耗是平时的3-4倍，同时再生结束后，废液在外排时必须将PH调节到7-8，由于阳床再生后的废液呈强酸性，必须加入大量的碱进行中和，大大增加了酸碱的消耗量；同时再生过程延长，加大了操作人员的工作量和劳动强度，无形中增加了成本。 六、再生效果差的原因分析

阳床在再生过程中效果差，难以再生主要有以下几方面原因： 1、反洗不彻底，树脂松散率不够； 2、树脂乱层； 3、再生液的质量较差；

4、置换冲洗时间不够、置换冲洗水质较差；

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5、进酸浓度不够，酸量不足； 6、酸分配装置损坏，进算分布不均匀；

7、中排装置损坏； 8、来水水质差； 9、树脂被污染或中毒 七、结论

在实际再生过程中，我们经过对再生过程的分析和判断，对能造成阳床再生效果差的原因进行一一的排除，最后得出的结论是，阳离子交换器失效后再生效果差，交换器交换容量降低（交换周期缩短），再生酸耗比增大的并非是再生方式或再生过程中操作不规范造成的，同时也排除了设备损坏的可能性，其根本原因是阳床铁污染严重。 八、树脂Fe污染形成

在再生过程中，我们检测到阳床树脂颜色发暗，部分树脂呈铁红色，同时在再生混床过程中检测到混床中的阳树脂也有此现象，经过分析判断我们分析，阳床再生效果差、失效快是由于Fe3+严重污染树脂所致。由于阳树脂对Fe3+的亲和力最强，所以Fe3+也是最难在再生过程中被交换下来的，使交换反应变成不可逆反应，当有胶态Fe(OH)3进入H型阳树脂层内时，在酸性溶液的作用下，就造成Fe3+污染。 九、树脂铁污染特征及危害

1、被铁污染后的树脂颜色变深，甚至呈黑色； 2、工作交换容量降低； 3、再生效率下降；

4、树脂床层压降增加，可能出现偏流； 5、树脂在短期内含水量会迅速增加 6、促进树脂氧化，加速树脂解链； 7、污染出水水质。 十、污染原因分析

1、设备在投运过程中，管道（包括来水管道）没有进行酸洗除铁，没有经过预膜处

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