论文部分内容阅读
摘要：针对离子交换器周期制水量下降的问题，通过对离子交换器运行原理的研究，总结水源水质降低、铁离子污染离子交换树脂、有机物污染阴离子交换树脂三点原因，并且提出改善原水工艺、筛分补充破碎树脂、有效分离混淆树脂三点策略，有效提高离子交换器制水量。
关键词：离子交换器;周期制水量;硬水软化;水处理
离子交换器作为水处理的关键装置，主要作用是硬水软化，除去水中的阴阳离子，是热电厂在生产过程中必不可少的设备。综合考虑离子交换器的运行，发现经常出现周期制水量下降的问题，一定程度上影响了离子交换器运行效率，增加了运行成本。同时不利于热电厂的安全生产。所以，分析离子交换器周期制制水量下降的原因，总结针对性解决策略非常重要。
一、离子交换器运行原理
离子交换器的运行是在离子交换的基础上实现，交换过程中离子交换树脂当做吸附剂，溶液内部的待分离组分按照电荷之间的差异，在库仑力作用下吸附于树脂，选择洗脱剂洗脱吸附质并且进行再生处理，以此完成分离操作[1]。
二、离子交换器周期制水量下降的原因
（一）水源水质降低
一般情况下化学工区水源在不同的季节，水质也会出现变化，如果遇到暴雨、降雪等恶劣天气，必然会导致水源水质降低。水源预处理不到位，化学工区反应器内部的生水中存在大量泥沙，不仅降低水质，还会增加水内的离子含量，快速提高电导率，使得阴阳离子交换器负荷短时间内提高，随之制水量下降。
（二）铁离子污染
离子交换器内部的酸性阳树脂，会在设备运行过程中吸附水内的所有阳离子，吸附顺序如下：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+[2]。由此一来，可以确定水中Na这一金属离子所呈现出来的被吸附性最低。因此，离子交换过程中，树脂层所有离子吸附层不断开始下移，H+必然会被其他阳离子所置换，如果保护层穿透，位于最下层的Na+最先泄露，所以阳离子交换器失效性的监督标准为“漏钠”。
铁离子本身会对离子交换树脂造成污染，主要可以总结为三个条件：第一，铁离子通过胶体悬浮物的形式存在，通过过滤器进入到阳离子交换器中，对阳离子交换树脂造成污染;第二，铁利用二价铁离子这一形式被交换于树脂，在氧化作用下转变为三价铁离子，位于树脂颗粒之上会以凝胶状态的氢氧化物存在，且该氢氧化物不溶于水;第三，铁通过三价铁离子这一形式被交换至树脂交换基团，再生期间因为无法完全去除，所以会有一部分残留于树脂内。
以某热电厂为例，因为运行时间比较长，厂内所有工业水管网均已出现老化、腐蚀现象，尽管也定期更换了管线，并且进行防腐处理，但是工水中铁离子的含量仍然居高不下。厂内的阳离子交换器进行树脂再生期间，工业盐酸含有一定量的铁离子，这也会对离子交换器的运行造成影响，且降低制水量。
（三）有机物污染
强碱性阴树脂硒鼓水内所有阴离子，具体按照SO42->NO3->Cl->OH>HC03->HSi03-的顺序进行，发现HC03-吸附能力低，在离子交换的过程中，树脂层内部的所有离子吸附层开始下移，阴离子将OH-置换，如果保护层穿透HC03-必然会最先发生泄漏[3]。所以，针对阴离子交换器失效监督的标准同样为“漏硅”。例如某热电厂的水源并为设置有机物净化设备，出现暴雨天气时，供水管线内部往往会有大量泥沙与有机物。该热电厂的化学工区过滤器，采用无烟煤滤料，尽管有机物在过滤器的初期可以获得理想的过滤效果，但后期过滤器正反洗环节，过滤有机物有时会进入到过滤器的下层，透过石英砂层进入到预置水箱中，最后直达阴阳离子交换器设备。因为有机物吸附性是阴离子交换树脂的主要影响因素，特别是该水电厂采用的强碱阴离子交换树脂，一旦遭受有机物污染，析出有机物的难度增加，还会失去活性。所以，为了解决离子交换器周期制水量下降的问题，必须要解决有机物对阴离子交换树脂的污染。
三、解决制水量下降问题的策略
（一）改善原水工艺
原水工艺的改善，建议将原本的净化水水源替换为滇池水，如果情况紧急也可以使用生活水。同时，按照顺序取出活性炭过滤器中的活性炭，放置于太阳下，通过暴晒的方法消除去活性炭空隙的有机物，通过筛分去除细碎活性炭，随后由工作人员将完整颗粒回填，经过浸泡、清洗之后，选择椰壳活性炭作为回填材料，将其补充到设计要求的高度，其中椰壳活性炭要保证强度、吸附质、比表面积。经过改善的原水工艺，在离子交换器运行中運用，可以有效提升周期制水量。
（二）筛分补充破碎树脂
第一，树脂筛分。按照树脂粒径制作具有筛分双层树脂功能的装置，替换原有的水盆分离破碎树脂。筛分树脂破碎情况比较严重的床子，将粉末状、颗粒较小、半颗粒破碎树全部去除，使用新树脂将其补充到设计要求的填装高度;第二，结合实际情况进行清洗。清洗罐可以设置无滤芯排水管，将已经破碎的树脂排出，按照制水状况、要求的装填高度进行补充;第三，优化操作流程。床子运行之前反洗树脂捕捉器，树脂捕捉器中的破碎树脂在反洗过程中排出。采用以上三种方式可以对树脂破碎的问题进行良好控制，离子交换器运行过程中，阳、阴离子交换器阻力下降，混合离子交换器阻力提升。
（三）有效分离混淆树脂
混淆树脂分离操作，需要遵循重力沉降这一根本原则，强、弱树脂所呈现的湿真密度存在差异，水内沉降速率也无法保证一致，在水力作用下树脂会先浮起再降落，一些占比较小的树脂停留在树脂层上方，将上方树脂取出便可以完成混淆树脂分离。按照制水现状将阳、阴双层床子树脂运输到清洗罐内分离处理，所有床子混脂不能超过10%，从而提升周期制水量。
四、结束语
综上所述，热电厂运行过程中，如果发生离子交换器周期制水量下降的问题，技术人员必须展开全面调查，总结制水量下降的根本原因，通过改善工艺、树脂分离等手段解决制水量下降的问题，提高热电厂运行效率，进而达到净化水质的目的。
参考文献：
[1]段志栋，苏宇.再生液碱温度对混合离子交换器产水量的影响[J].工业锅炉，2018（06）：24-26+30.
[2]罗鸣.对电厂化学混合离子交换器合理运行的技术控制探讨[J].化工管理，2018（15）：44-45.
[3]杨勇.锅炉水处理设备离子交换器常见故障及原因研究[J].科技资讯，2017，15（28）：91-93.
关键词：离子交换器;周期制水量;硬水软化;水处理
离子交换器作为水处理的关键装置，主要作用是硬水软化，除去水中的阴阳离子，是热电厂在生产过程中必不可少的设备。综合考虑离子交换器的运行，发现经常出现周期制水量下降的问题，一定程度上影响了离子交换器运行效率，增加了运行成本。同时不利于热电厂的安全生产。所以，分析离子交换器周期制制水量下降的原因，总结针对性解决策略非常重要。
一、离子交换器运行原理
离子交换器的运行是在离子交换的基础上实现，交换过程中离子交换树脂当做吸附剂，溶液内部的待分离组分按照电荷之间的差异，在库仑力作用下吸附于树脂，选择洗脱剂洗脱吸附质并且进行再生处理，以此完成分离操作[1]。
二、离子交换器周期制水量下降的原因
（一）水源水质降低
一般情况下化学工区水源在不同的季节，水质也会出现变化，如果遇到暴雨、降雪等恶劣天气，必然会导致水源水质降低。水源预处理不到位，化学工区反应器内部的生水中存在大量泥沙，不仅降低水质，还会增加水内的离子含量，快速提高电导率，使得阴阳离子交换器负荷短时间内提高，随之制水量下降。
（二）铁离子污染
离子交换器内部的酸性阳树脂，会在设备运行过程中吸附水内的所有阳离子，吸附顺序如下：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+[2]。由此一来，可以确定水中Na这一金属离子所呈现出来的被吸附性最低。因此，离子交换过程中，树脂层所有离子吸附层不断开始下移，H+必然会被其他阳离子所置换，如果保护层穿透，位于最下层的Na+最先泄露，所以阳离子交换器失效性的监督标准为“漏钠”。
铁离子本身会对离子交换树脂造成污染，主要可以总结为三个条件：第一，铁离子通过胶体悬浮物的形式存在，通过过滤器进入到阳离子交换器中，对阳离子交换树脂造成污染;第二，铁利用二价铁离子这一形式被交换于树脂，在氧化作用下转变为三价铁离子，位于树脂颗粒之上会以凝胶状态的氢氧化物存在，且该氢氧化物不溶于水;第三，铁通过三价铁离子这一形式被交换至树脂交换基团，再生期间因为无法完全去除，所以会有一部分残留于树脂内。
以某热电厂为例，因为运行时间比较长，厂内所有工业水管网均已出现老化、腐蚀现象，尽管也定期更换了管线，并且进行防腐处理，但是工水中铁离子的含量仍然居高不下。厂内的阳离子交换器进行树脂再生期间，工业盐酸含有一定量的铁离子，这也会对离子交换器的运行造成影响，且降低制水量。
（三）有机物污染
强碱性阴树脂硒鼓水内所有阴离子，具体按照SO42->NO3->Cl->OH>HC03->HSi03-的顺序进行，发现HC03-吸附能力低，在离子交换的过程中，树脂层内部的所有离子吸附层开始下移，阴离子将OH-置换，如果保护层穿透HC03-必然会最先发生泄漏[3]。所以，针对阴离子交换器失效监督的标准同样为“漏硅”。例如某热电厂的水源并为设置有机物净化设备，出现暴雨天气时，供水管线内部往往会有大量泥沙与有机物。该热电厂的化学工区过滤器，采用无烟煤滤料，尽管有机物在过滤器的初期可以获得理想的过滤效果，但后期过滤器正反洗环节，过滤有机物有时会进入到过滤器的下层，透过石英砂层进入到预置水箱中，最后直达阴阳离子交换器设备。因为有机物吸附性是阴离子交换树脂的主要影响因素，特别是该水电厂采用的强碱阴离子交换树脂，一旦遭受有机物污染，析出有机物的难度增加，还会失去活性。所以，为了解决离子交换器周期制水量下降的问题，必须要解决有机物对阴离子交换树脂的污染。
三、解决制水量下降问题的策略
（一）改善原水工艺
原水工艺的改善，建议将原本的净化水水源替换为滇池水，如果情况紧急也可以使用生活水。同时，按照顺序取出活性炭过滤器中的活性炭，放置于太阳下，通过暴晒的方法消除去活性炭空隙的有机物，通过筛分去除细碎活性炭，随后由工作人员将完整颗粒回填，经过浸泡、清洗之后，选择椰壳活性炭作为回填材料，将其补充到设计要求的高度，其中椰壳活性炭要保证强度、吸附质、比表面积。经过改善的原水工艺，在离子交换器运行中運用，可以有效提升周期制水量。
（二）筛分补充破碎树脂
第一，树脂筛分。按照树脂粒径制作具有筛分双层树脂功能的装置，替换原有的水盆分离破碎树脂。筛分树脂破碎情况比较严重的床子，将粉末状、颗粒较小、半颗粒破碎树全部去除，使用新树脂将其补充到设计要求的填装高度;第二，结合实际情况进行清洗。清洗罐可以设置无滤芯排水管，将已经破碎的树脂排出，按照制水状况、要求的装填高度进行补充;第三，优化操作流程。床子运行之前反洗树脂捕捉器，树脂捕捉器中的破碎树脂在反洗过程中排出。采用以上三种方式可以对树脂破碎的问题进行良好控制，离子交换器运行过程中，阳、阴离子交换器阻力下降，混合离子交换器阻力提升。
（三）有效分离混淆树脂
混淆树脂分离操作，需要遵循重力沉降这一根本原则，强、弱树脂所呈现的湿真密度存在差异，水内沉降速率也无法保证一致，在水力作用下树脂会先浮起再降落，一些占比较小的树脂停留在树脂层上方，将上方树脂取出便可以完成混淆树脂分离。按照制水现状将阳、阴双层床子树脂运输到清洗罐内分离处理，所有床子混脂不能超过10%，从而提升周期制水量。
四、结束语
综上所述，热电厂运行过程中，如果发生离子交换器周期制水量下降的问题，技术人员必须展开全面调查，总结制水量下降的根本原因，通过改善工艺、树脂分离等手段解决制水量下降的问题，提高热电厂运行效率，进而达到净化水质的目的。
参考文献：
[1]段志栋，苏宇.再生液碱温度对混合离子交换器产水量的影响[J].工业锅炉，2018（06）：24-26+30.
[2]罗鸣.对电厂化学混合离子交换器合理运行的技术控制探讨[J].化工管理，2018（15）：44-45.
[3]杨勇.锅炉水处理设备离子交换器常见故障及原因研究[J].科技资讯，2017，15（28）：91-93.