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树脂使用前的活化,树脂污染、中毒精讲

人气:143  发表时间:2019-05-25
对于初次使用需要激活或者说完全再生的树脂而言可以参考以下资料:
 
(1)新的离子交换树脂常含有反应溶剂、未参加反应的物质和少量低分子量的聚合物、铁、铅、铜等杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时,上述可溶性杂质就会转入溶液中,在使用初期污染出水水质。因此,新树脂在投运前要进行预处理,转换为指定的离子型式。
(2)阳离子交换树脂(含碱性基团的强酸阳树脂)的预处理步骤:首先用清水对树脂进行冲洗(最好为反洗)洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。然后用4~5%的HCl和NaOH在交换柱中依次交替浸泡2~4小时,在酸碱之间用大量清水淋洗(最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗)至出水接近中性,如此重复2~3次,每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的HCl溶液进行,用量加倍效果更好。放尽酸液,用清水淋洗至中性即可待用。
(3)阴离子交换树脂(含酸性基团的强碱阴树脂)的预处理步骤:同上,只是酸碱的使用交换位置。
(4)应用于医药、食品行业的树脂,预处理最好先用乙醇浸泡,而后再用酸碱进行交替处理,大量清水淋洗至中性待用。
(5)各种树脂因品种、用途不一,预处理的方法也有区别,预处理时的酸碱浓度及接触时间等,可具体参考各型号树脂的介绍。
(6)预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱,决定于使用时所要求的离子型式。
(7)为了保证所要求的离子型式的彻底转换,所用的酸、碱应是过量的。
   有网友提出如何检测树脂失效的问题。整理答案:新树脂必须先送到有关部门检测合格后再使用。树脂必须符合阴阳树脂的验收标准,主要检测指标:全交换容量、含水率、耐磨率、有效粒径、湿真密度、湿视密度、不均匀系数等。
 
      根据厂家提供的再生装置及离子交换树脂再生的需要可以得知,这次,我们采用的树脂应该是强酸性阳离子(Na+)交换树脂。因为它的再生装置只有一个盐箱,用的是NaCl(当然不是吃的那种),听说是工业专用的粗盐。弱酸性的阳离子交换树脂也用NaCl再生,但它需要在碱性条件下才能有较高的交换能力,而这套设备不提供碱性条件。
 
       还有一些相关的问题,一并收集在此。
       树脂的储存与运输:离子交换树脂产品内含有一定量的水份,在运输及储存过程中应尽量保持这部分水份。树脂在储存过程中,若出现脱水,应先用10%左右的食盐水浸泡1-2小时,再逐渐稀释,不能将脱水树脂直接投入水(H2O)中,以防树脂体积急剧膨胀而破碎。离子交换树脂在贮存及运输过程中,应尽量保持5~40℃的温度环境,避免过冷或过热造成树脂被冻裂或加速微生物繁殖而影响产品质量,降低产品性能。离子交换树脂暂不使用时,应以下述离子型式贮存:阳离子交换树脂为钠(Na)型;阴离子交换树脂为氯(Cl)型;弱碱阴离子交换树脂为游离胺型。离子交换树脂在贮存过程中应防止铁锈、油污、强氧化剂,有机物的污染,以免发生氧化降解、中毒等事故。冬季无保温设备,亦可将树脂储存在食盐水中,食盐水浓度可根据气温而定,避免结冰。
 
       离子交换树脂运转中的暂停注意事项:在通液或解吸的过程中,为了保持数据的稳定,应尽量避免中途停车。至于反洗、再生、淋洗等其它辅助性操作,则随时都可以停车,但要注意管道闸门关闭,不让液体流干,避免树脂露出液面,否则,不但将气泡引入树脂层,影响后续工作,而且还会使树脂氧化变质。
       离子交换树脂在使用中的注意事项:
     (1)避免干燥、热,避免以硝酸根的型式贮存;
     (2)要检验好酸浓度、树脂量、温度、通液时间、流速等情况;
     (3)避免污染物引入;
     (4)警报系统要经常检查,阀门管道要可靠;
     (5)使用的再生剂等材料要稳定;
     (6)停车时设备要开口,树脂按规定要求存放。 
      树脂的污染、中毒与活化:离子交换树脂在长期使用中易受悬浮物质、胶体物质、有机物、细菌和金属的污染,使离子交换能力下降甚至失效。对此,须根据不同情况,对树脂采用针对性的活化方法,一般金属污染和胶体物质污染,可采用烯酸液浸泡、淋洗的方法进行活化。其他也可采用灭菌法、酸、碱液交替处理法进行活化。
       
   催化剂使用注意事项或中毒(失活原因分析) 原因之一:“阳离子”中毒
   1、阳离子的组成:C4原料中的金属离子和碱性氮化物、氨气和有机胺。
   2、阳离子的来源:
  ①上游原料水洗不彻底而带来的钠离子、钙离子;
  ②设备管道或阀门所产生的可溶性的铁离子、铬离子;
  ③FCC分子筛中的微量铝离子和硅离子;
   ④C4中的氨、甲胺等碱性化合物也属于阳离子的范畴。
 
    3、中毒原理和形式:这些阳离子和催化剂中的SO3OH产生离子交换而使催化剂“中毒”。反应式如下:SO3OH+M+(Na+、Ca2+、Fe3+、Cr4+、Al4+、NH4+、CH3NH2+……)中毒形式:“一层一层”地中毒,即:先接触物料的先中毒,后接触物料暂不中毒。 原因之二:可水解的腈类和酰胺类物质中毒
  1、其来源:
①在催化裂化中,C4、C5原料通常含有乙腈、丙腈。
②蒸气裂解C4料原中,偶尔会带有上游的丁二烯之抽提用的DMF.
  2、中毒原理:如乙腈:CH3CH2CN+H2OCH3CH2C-NH2产物胺会使催化剂中毒。
  3、中毒形式:扩散型。此类物质使催化剂的形式与以上不同,将中毒范围扩散到催化剂整体各个角落。
 
 原因之三:催化剂孔道堵塞,使催化剂失活。
   1、聚合物堵塞孔道:聚合物来源于丁二烯,在高温下自聚。
   2、控制丁二烯的含量指标:一般要求<0.2%。
   原因之四:催化基团脱落,使催化剂失活。
   催化剂最高耐温120℃,但长时间在此温度下运行,催化剂的磺化基团会从结构骨架上脱落下来,而流入液相中,从而造成催化剂失活。 以后找到新的内容再添加,这里就相当于偶学习工作的笔记本吧!
离子交换树脂“铁中毒”的处理
摘要:树脂“中毒”以铁“中毒”现象最为常见。笔者结合多年的生产实践,认为采用4%的盐酸,4%的食盐和0.08%的亚硫酸钠混合液,处理“铁中毒”的树脂,具有药剂耗量少,复苏时间短,效果好,对交换器的腐蚀性较小的特点。
 离子交换树脂具有化学稳定性好,机械强度高, 交换能力大等优点,因而在电站锅炉、工业锅炉用水处理及除盐水、纯净水的生产中,得到了广泛应用。但树脂在使用过程中,由于受到有害杂质(如铁化物、有机物等)的污染,就会发生树脂“中毒”事故。如果不及时采取合理措施使其复苏,就有可能造成树脂失效,甚至报废。树脂“中毒”以铁“中毒”现象最为常见。下面,笔者结合多年的生产实践,谈谈对这种树脂铁“中毒”事故的处理方法及预防措施。
 
   离子交换树脂表面被铁化物覆盖或树脂内部的交换孔道被铁杂质等堵塞,使树脂的工作交换容量和再生交换容量明显降低,但树脂结构无变化,这种现象叫树脂的铁“中毒”。
 
1 污染原因分析
  造成树脂铁“中毒”的原因主要有4方面:①水源是含铁量高的地下水或被铁污染的地表水;②进水管道或交换器内部被腐蚀产生了铁化物;③再生剂中含有铁杂质;④水中含有大分子有机物。
  阳树脂的铁“中毒”一般只发生在以食盐为再生剂的软化水过程中,主要有两种情况,一种是当铁以胶态或悬浮铁化物的形式进入钠离子交换器后,被树脂吸附,并在树脂表面形成一层铁化物的覆盖层,阻止了水中的离子与树脂进行有效接触;另一种是铁以Fe2+形式进入交换器,与树脂进行交换反应,使Fe2+占据在交换位置上,因Fe2+很容易被氧化成高价铁化物,沉积在树脂内部,堵塞了交换孔道。
  阴树脂发生铁“中毒” 的主要原因也有以下两种:一是再生阴树脂的碱纯度达不到规定标准,特别是液态碱中含有铁的化合物较多时,更容易使阴树脂中毒;二是水中含有大分子有机物时,容易与铁形成螯合物(即有机铁),它可以与强碱性阴树脂进行交换反应,集结在交换基团的位置上,堵塞树脂的交换孔道,使交换容量和再生容量下降,再生效率降低,再生剂与清洗水耗量增加,进一步导致树脂铁“中毒”。
 
2 污染鉴别方法
2.1 外观颜色鉴别
  发生铁“中毒”的树脂,从外观上看,颜色由透明的黄色(阳树脂)或乳白色(阴树脂)明显变深,严重者甚至呈黑色。
2.2 试验鉴别
  通过测定水的含铁量来判定树脂铁“中毒”的程度,这是一种较为准确的方法[1]。方法如下:
  将“中毒”树脂用清水洗净,浸泡在10%的食盐水中再生约30min,倾去盐水再用蒸馏水(或除盐水)洗涤2~3次,从中取出一部分树脂放入试管或玻璃瓶中,随后加入6mol/L的盐酸(体积约为树脂的2倍),盖严振荡15min后,然后取出酸液注入另一洁净试管中,滴入饱和的亚铁氰化钾溶液,从试液生成普鲁士蓝的颜色深浅(由淡蓝色至棕黑色),可以判断树脂铁“中毒”的程度。
  需要说明的是,有的单位只用测定树脂交换容量的方法来判断树脂是否铁“中毒”,这是不准确的。因为铁“中毒”仅仅降低了树脂的工作交换容量,而对全交换容量几乎没有影响。
 
3 复苏处理方法
  由于铁“中毒”树脂经过适当的处理,可以恢复其交换能力,所以树脂发生铁“中毒”后,应及时正确处理,否则会增加树脂破损的可能性,导致树脂报废。铁“中毒”树脂的复苏方法主要有以下三种,现比较如下:
3.1 盐酸复苏法
  机理:强酸性树脂对阳离子的选择顺序为:
Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+
  在铁“中毒”树脂中加入10%的盐酸后,盐酸将树脂表面或凝胶孔内的胶态Fe2O3·XH2O溶解成Fe3+,同时盐酸中的H+与树脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+发生交换,使树脂逐步转成氢型,投入运行前再转化成钠型。
  此法简单易行。但在实际应用中,要想充分复苏铁“中毒” 树脂,必须将盐酸的浓度加大到10%以上,这样既增加了处理费用,也易损坏交换器的防腐层。
3.2 盐酸-食盐复苏法
  机理:将4%的盐酸和4%的食盐溶液加入“铁中毒”树脂中,充分浸泡。盐酸的主要作用是溶解Fe2O3·XH2O。食盐中的Na+连同盐酸中的H+和树脂上的Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+进行交换,使树脂逐步转变成氢钠混合型,投入运行前再生转换成钠型即可。
  此法是一种较常用的方法。但也存在着盐酸和食盐用量大,耗时长,复苏处理不彻底等缺点。
3.3 盐酸-食盐-亚硫酸钠复苏法
  机理:将4%的盐酸、4%的食盐和0.08%的亚硫酸钠混合液加入铁“中毒”树脂中充分浸泡。盐酸和食盐的作用同上。Na2SO3中的S把SO32-Fe3+还原成Fe2+从而减少树脂对Fe3+的结合,且反应生成的H+又能促进Fe2O3•XH2O的溶解,
  反应式为:
SO32-+2Fe3++H2O≒SO42-+Fe2++2H+
  最后再将氢钠混合型树脂转化为钠型树脂即可投入使用。需要注意的是,Na2SO3浓度应由实验确定,一般不应大于0.1%,因为Na2SO3浓度过高,易产生SO2气体,再者产物SO42-浓度增大,会产生CaSO4沉淀。
  实践证明,用这种方法处理铁“中毒”树脂,复苏剂耗量少,耗时短,且复苏剂中盐酸浓度低,对交换器腐蚀性较小,复苏效果较好,是一种较理想的处理方法。
 
4 预防措施
①含铁地下水必须进行必要的除铁处理后,方可进入交换器。常用的除铁方法有:曝气除铁法、锰砂过滤除铁法等。
②直接以深井水或自来水为水源时,应在阳床进水泵前设置过滤器性产纯净水时,进水管道应采用不锈钢管道或其它不含铁元素的管道,以防流水将一些铁的腐蚀产物带进交换器。
③加强水处理设备及管道的防腐工作。定期检查交换器内部再生装置及防腐层,发现损伤应及时处理。盐液输送管道要采用不锈钢管,防止管道腐蚀产生铁化合物,污染树脂。
④再生剂质量要符合有关标准要求,不能含有铁杂质。
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