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摘要：对神木发电公司#1、2阴床用强碱性阴离子交换树脂进行检测分析，指出污染物主要为有机物和三价铁离子，通过实验筛选了经济合理的复苏方案。结果证明：采用压缩空气擦洗、反洗除去杂质，分离破碎树脂，用10%盐酸溶液浸泡除铁，用8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂配置复苏溶液加热浸泡除有机物，可取得较好的复苏效果。
关键词：离子交换树脂；树脂污染；树脂复苏
引言
神木发电有限公司现装机容量为2×110MW，制水设备于1998年投运，水源为附近水库水，原水经混凝澄清预处理后，经弱酸床预除盐、一级浮床、混床除盐后进入除盐水箱，供给机组用水。2007年发现一级除盐#1、2阴浮动床运行周期缩短，树脂颜色呈黑褐色，运行周期统计平均仅为16小时左右，阴床提前失效表现在电导率、二氧化硅含量快速上升，现场树脂再生频繁，造成再生用碱及除盐水大量浪费，我们通过对树脂理化分析，确定了树脂受污染原因并进行了复苏处理。
1 污染原因分析
1.1 树脂理化分析结果
按照《火力发电厂水处理用离子交换树脂验收标准》及《火力发电厂水处理用201×7强碱性阴离子交换树脂报废标准》对污染树脂做理化性能分析，分析结果见表1。树脂树脂理化性能检测报告显示有机物含量为1106.3mg/L（报废标准有机物含量2500mg/L），铁含量为234.5mg/kg（报废标准铁含量6000mg/ kg），树脂颜色为黑褐色，有少量破碎树脂及杂质，含水量、圆球率等指标正常，证明树脂的机械强度较好，具备复苏处理的条件。
1.2 树脂污染原因分析
1.2.1 树脂污染机理
树脂为多孔网状立体结构，多孔网眼系离子在树脂内部扩散进出的通道，通道内壁具有众多功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦此活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。在离子交换过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质吸附或被交换到树脂上，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻止了离子交换，或是在离子交换反应过程中生成难溶的沉淀物，并沉积在树脂内部，阻塞了离子交换通道。
1.2.2 树脂污染原因
通过理化分析结果可以看出，树脂受有机物污染较严重。由于在阳床后有中间水箱及阳树脂捕捉器，阳树脂不可能混入阴床，所以只有水中有机物造成污染，而我厂的水源为水库水，有机物含量较大。按照现有水处理工艺，原水只经过混凝澄清预处理，因此对有机物的去除有限。由于水中的有机物是由动植物腐烂后分解生成的腐殖酸、富维酸和丹宁酸等带负电基团的线型大分子，他们能与强碱性阴树脂发生交换反应，但这些线型的大分子一旦进入树脂内部，其带负电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置上，造成阴树脂有机物污染。
铁染主要是再生用的烧碱溶液中含有Fe2O3和 NaClO3，反应生成的高铁酸盐进入阴床后发生分解反应，进一步形成Fe（OH）3沉淀，附着在阴树脂颗粒表面上，造成铁的污染。
2 复苏工艺筛选
2.1 树脂复苏的方法
阴离子交换树脂既被有机物污染，又被铁离子及其氧化物污染，因此应首先除去铁离子及其氧化物，而后除去有机物。
铁污染树脂复苏，通常是用加有抑制剂的高浓度盐酸长时间与树脂接触，也可用柠檬酸、氨基三乙酸、EDTA（乙二胺四醋酸）等络合剂进行处理，根据理化性能分析，阴树脂的铁污染较轻，并不是主要污染物。对失效的阴树脂用10%的盐酸进行浸泡处理除铁。
常用有机物污染树脂复方法有盐碱法、有机溶剂法、表面活性剂法、氧化剂复苏法等，考虑现场实际条件和复苏成本，选择采用盐碱法。为了得出经济合理的复苏方案，在实验室重点对碱、盐的配比进行了模拟试验。
2.2 筛选实验步骤
（1）取失效后树脂样品100ml反复清洗至水澄清无树脂碎末及杂质。
（2）将清洗后的树脂用10%的盐酸溶液浸泡，浸泡液总体积约是树脂体积的4倍，8h更换一次浸泡液，中间搅拌3～4次。浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，以去除铁污染。
（3）按照以下表2、3、4中所列试验方案配置不同浓度的热盐碱溶液约一倍树脂体积，温度为35℃左右，浸泡步骤2.2.2处理后的树脂24小时，每隔3～4小时搅拌一次，浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，目的去除有机物污染。
（4）对处理后的树脂按照标准分析强基交换容量，作为判断复苏效果依据。
2.3 实验方案及结果
2.3.1 固定NaOH浓度、不同NaCl浓度对复苏效果的影响
将复苏液中NaOH浓度固定在4%，改变NaCl浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%，判断不同NaCl浓度对复苏效果影响，实验结果见表2。
2.3.2 固定NaCl浓度、不同NaOH浓度对复苏效果的影响
将复苏液中NaCl浓度固定在8%，改变NaOH浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%，判断不同NaCl浓度对复苏效果影响，实验结果见表3。
2.3.3 不同乳化剂浓度对复苏效果的影响，见表4。
将复苏液中NaCl+NaOH浓度固定在8%+4%，改变浓度分别为0.05 mL/L、0.1、0.2 mL/L、0.5 mL/L、1 mL/L，判断不同乳化剂浓度对复苏效果影响，实验结果见表4。
2.4 实验结论
由表2可以看出在固定NaOH浓度下，随NaCl含量的增加，经过处理后树脂强基交换容量增大，但是到一定量后增加趋势平缓，因此证明不是NaCl的浓度越大越好，而且提高NaCl的浓度会增加复苏成本。在固定NaCl浓度下通过改变NaOH的浓度得到的变化趋势与NaCL变化趋势类似。加入少量乳剂复苏后树脂强基交换容量增加明显，但是随着乳化剂用量大量增加，复苏后树脂强基交换容量增加趋势并不明显，而且加入乳化剂后树脂中有大量泡沫，清洗困难，只能少量加入。综合分析后决定，以 8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂的热碱溶液作为去除有机物的复苏液。
3 树脂复苏实践
3.1 复苏树脂步骤
（1）对失效的树脂进行大反洗辅助空气擦洗，以去除杂质和破碎树脂；
（2）用10%的盐酸浸泡清洗后的树脂，浸泡液浸泡液总体积约是树脂体积的4倍，8h更换一次浸泡液，中间搅拌3～4次。浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，以去除铁污染。
（3）除铁后的树脂在8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂热盐碱浸泡去除有机物，复苏液约为树脂体积的4倍，温度为35℃左右，8h更换一次浸泡液，共浸泡24h，中间用压缩空气搅拌3～4次，浸泡结束后用除盐水冲洗，至出水澄清及中性。
3.2 复苏结果
3.2.1 复苏前、后运行数据统计
对树脂复苏前后运行数据进行比较。由于运行数据受水质备件、再生条件等影响较大统计数据选取复苏前、后各一个月的平均值，统计结果见表2。
表2 复苏前后运行数据统计
3.2.2 复苏前、后树脂理化性能分析
对复苏后的树脂取样进行理化性能分析，与复苏前理化性能分析结果进行比较，变化趋势见表3。
表3 复苏前后树脂理化性能分析
4 结论
（1）通过对树脂理化性能的检测分析认为，造成树脂污染物主要是有机物及三价铁离子。
（2）通过实验筛选，确定复苏工艺为压缩空气擦洗除去杂质，反洗分离破碎树脂，用10%盐酸溶液浸泡除铁，用8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂溶液加热反复浸泡去除有机物。
（3）复苏后，强型基团容量提高了25.8%，有机物去除率达到54.1%，铁去除率达到40.5%。
参考文献：
[1] 谢诏明，周柏青.有机物污染离子交换树脂复苏及应用[J]. 华北电力技术，2000，10：14-17.
[2] 李培元主编.火力发电厂水处理及水质控制. 北京：中国电力出版社，1999
[3] 周本省.工业水处理技术（第二版）.北京：化学工业出版社，2001
关键词：离子交换树脂；树脂污染；树脂复苏
引言
神木发电有限公司现装机容量为2×110MW，制水设备于1998年投运，水源为附近水库水，原水经混凝澄清预处理后，经弱酸床预除盐、一级浮床、混床除盐后进入除盐水箱，供给机组用水。2007年发现一级除盐#1、2阴浮动床运行周期缩短，树脂颜色呈黑褐色，运行周期统计平均仅为16小时左右，阴床提前失效表现在电导率、二氧化硅含量快速上升，现场树脂再生频繁，造成再生用碱及除盐水大量浪费，我们通过对树脂理化分析，确定了树脂受污染原因并进行了复苏处理。
1 污染原因分析
1.1 树脂理化分析结果
按照《火力发电厂水处理用离子交换树脂验收标准》及《火力发电厂水处理用201×7强碱性阴离子交换树脂报废标准》对污染树脂做理化性能分析，分析结果见表1。树脂树脂理化性能检测报告显示有机物含量为1106.3mg/L（报废标准有机物含量2500mg/L），铁含量为234.5mg/kg（报废标准铁含量6000mg/ kg），树脂颜色为黑褐色，有少量破碎树脂及杂质，含水量、圆球率等指标正常，证明树脂的机械强度较好，具备复苏处理的条件。
1.2 树脂污染原因分析
1.2.1 树脂污染机理
树脂为多孔网状立体结构，多孔网眼系离子在树脂内部扩散进出的通道，通道内壁具有众多功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦此活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。在离子交换过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质吸附或被交换到树脂上，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻止了离子交换，或是在离子交换反应过程中生成难溶的沉淀物，并沉积在树脂内部，阻塞了离子交换通道。
1.2.2 树脂污染原因
通过理化分析结果可以看出，树脂受有机物污染较严重。由于在阳床后有中间水箱及阳树脂捕捉器，阳树脂不可能混入阴床，所以只有水中有机物造成污染，而我厂的水源为水库水，有机物含量较大。按照现有水处理工艺，原水只经过混凝澄清预处理，因此对有机物的去除有限。由于水中的有机物是由动植物腐烂后分解生成的腐殖酸、富维酸和丹宁酸等带负电基团的线型大分子，他们能与强碱性阴树脂发生交换反应，但这些线型的大分子一旦进入树脂内部，其带负电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置上，造成阴树脂有机物污染。
铁染主要是再生用的烧碱溶液中含有Fe2O3和 NaClO3，反应生成的高铁酸盐进入阴床后发生分解反应，进一步形成Fe（OH）3沉淀，附着在阴树脂颗粒表面上，造成铁的污染。
2 复苏工艺筛选
2.1 树脂复苏的方法
阴离子交换树脂既被有机物污染，又被铁离子及其氧化物污染，因此应首先除去铁离子及其氧化物，而后除去有机物。
铁污染树脂复苏，通常是用加有抑制剂的高浓度盐酸长时间与树脂接触，也可用柠檬酸、氨基三乙酸、EDTA（乙二胺四醋酸）等络合剂进行处理，根据理化性能分析，阴树脂的铁污染较轻，并不是主要污染物。对失效的阴树脂用10%的盐酸进行浸泡处理除铁。
常用有机物污染树脂复方法有盐碱法、有机溶剂法、表面活性剂法、氧化剂复苏法等，考虑现场实际条件和复苏成本，选择采用盐碱法。为了得出经济合理的复苏方案，在实验室重点对碱、盐的配比进行了模拟试验。
2.2 筛选实验步骤
（1）取失效后树脂样品100ml反复清洗至水澄清无树脂碎末及杂质。
（2）将清洗后的树脂用10%的盐酸溶液浸泡，浸泡液总体积约是树脂体积的4倍，8h更换一次浸泡液，中间搅拌3～4次。浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，以去除铁污染。
（3）按照以下表2、3、4中所列试验方案配置不同浓度的热盐碱溶液约一倍树脂体积，温度为35℃左右，浸泡步骤2.2.2处理后的树脂24小时，每隔3～4小时搅拌一次，浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，目的去除有机物污染。
（4）对处理后的树脂按照标准分析强基交换容量，作为判断复苏效果依据。
2.3 实验方案及结果
2.3.1 固定NaOH浓度、不同NaCl浓度对复苏效果的影响
将复苏液中NaOH浓度固定在4%，改变NaCl浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%，判断不同NaCl浓度对复苏效果影响，实验结果见表2。
2.3.2 固定NaCl浓度、不同NaOH浓度对复苏效果的影响
将复苏液中NaCl浓度固定在8%，改变NaOH浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%，判断不同NaCl浓度对复苏效果影响，实验结果见表3。
2.3.3 不同乳化剂浓度对复苏效果的影响，见表4。
将复苏液中NaCl+NaOH浓度固定在8%+4%，改变浓度分别为0.05 mL/L、0.1、0.2 mL/L、0.5 mL/L、1 mL/L，判断不同乳化剂浓度对复苏效果影响，实验结果见表4。
2.4 实验结论
由表2可以看出在固定NaOH浓度下，随NaCl含量的增加，经过处理后树脂强基交换容量增大，但是到一定量后增加趋势平缓，因此证明不是NaCl的浓度越大越好，而且提高NaCl的浓度会增加复苏成本。在固定NaCl浓度下通过改变NaOH的浓度得到的变化趋势与NaCL变化趋势类似。加入少量乳剂复苏后树脂强基交换容量增加明显，但是随着乳化剂用量大量增加，复苏后树脂强基交换容量增加趋势并不明显，而且加入乳化剂后树脂中有大量泡沫，清洗困难，只能少量加入。综合分析后决定，以 8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂的热碱溶液作为去除有机物的复苏液。
3 树脂复苏实践
3.1 复苏树脂步骤
（1）对失效的树脂进行大反洗辅助空气擦洗，以去除杂质和破碎树脂；
（2）用10%的盐酸浸泡清洗后的树脂，浸泡液浸泡液总体积约是树脂体积的4倍，8h更换一次浸泡液，中间搅拌3～4次。浸泡结束用除盐水冲洗，至出水澄清及中性，以去除铁污染。
（3）除铁后的树脂在8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂热盐碱浸泡去除有机物，复苏液约为树脂体积的4倍，温度为35℃左右，8h更换一次浸泡液，共浸泡24h，中间用压缩空气搅拌3～4次，浸泡结束后用除盐水冲洗，至出水澄清及中性。
3.2 复苏结果
3.2.1 复苏前、后运行数据统计
对树脂复苏前后运行数据进行比较。由于运行数据受水质备件、再生条件等影响较大统计数据选取复苏前、后各一个月的平均值，统计结果见表2。
表2 复苏前后运行数据统计
3.2.2 复苏前、后树脂理化性能分析
对复苏后的树脂取样进行理化性能分析，与复苏前理化性能分析结果进行比较，变化趋势见表3。
表3 复苏前后树脂理化性能分析
4 结论
（1）通过对树脂理化性能的检测分析认为，造成树脂污染物主要是有机物及三价铁离子。
（2）通过实验筛选，确定复苏工艺为压缩空气擦洗除去杂质，反洗分离破碎树脂，用10%盐酸溶液浸泡除铁，用8%NaCl+4%NaOH+0.1mL/L乳化剂溶液加热反复浸泡去除有机物。
（3）复苏后，强型基团容量提高了25.8%，有机物去除率达到54.1%，铁去除率达到40.5%。
参考文献：
[1] 谢诏明，周柏青.有机物污染离子交换树脂复苏及应用[J]. 华北电力技术，2000，10：14-17.
[2] 李培元主编.火力发电厂水处理及水质控制. 北京：中国电力出版社，1999
[3] 周本省.工业水处理技术（第二版）.北京：化学工业出版社，2001