陰陽混合樹脂的反應與再生問題剖析

新樹脂的預處理：
由于運輸及保管等各方面的原因，容易使新樹脂產生脫水。憑肉眼和手感均可發現。如遇此種情況，為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產生爆裂破碎，造成不必要的浪費，必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時左右（浸泡時好經常攪拌），使樹脂充分膨脹，經清水漂洗至無鹽味后方可使用。沒有上述現象，則樹脂不必進行預處理。
樹脂裝填：
國內混床設備的樹脂裝填高度為陽樹脂5（6）00mm，陰樹脂10（2）00mm，非再生態時（即陽樹脂為鈉型，陰樹脂為氯型時）陽樹脂裝填高度不能高過中排口，但也不宜低于中排口5cm。陰陽樹脂裝填比例為2：1（或1.5：1）。001x7MB陽離子交換樹脂在下，201x7MB陰離子交換樹脂在上。

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樹脂沖洗：
樹脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹脂層，直至出水清晰、無氣味、無細碎樹脂為止。
用約2倍樹脂體積的4-5HCl溶液，以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后，浸泡4-8小時，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速為10-20m/h。
用約2倍樹脂體積的2-5NaOH溶液，按上面進HCl溶液的方法通入和浸泡。排去堿液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復進行2-3次，則效果更佳。
陰陽樹脂混合：
沖洗結束后，打開下進、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關中間水泵和進水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進氣閥門的進氣量（進氣壓力為0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內樹脂有節律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結束后，關閉進氣閥、排空閥，再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產生氣泡，從而影響混床的出水水質（若混合效果不佳時，可以重復混合操作）。
注意事項：
運行一年以上，須檢查樹脂實際裝填高度，如樹脂層高不夠了，就需要相應填補樹脂。
混床出水指標主要有兩項，一項是電導率＜0.2us/cm，另一項是硅含量Csio2＜0.02mg/L，為合格。
如果混床周期制水量明顯下降，出水指標不穩定，再生酸堿耗、水耗居高不下，那就要對樹脂是否被污染及樹脂強度等指標進行再生或檢測。
脫鹽水混床再生要求 說明：
1、反滲透膜進行化學清洗用檸檬酸溶液循環清洗的
2、混床的分層、再生規范、清洗合格、混合均勻=出水電導率合格。 3、如果是鐵中毒樹脂會發紅，多數原因是因為樹脂在使用過程中因設備中的鐵、處理液中有鐵，樹脂污染一般是高價鐵，可用5左右的HCI進行處理，好循環，也可浸泡，時間在5－8小時，把高價鐵變為低價鐵。處理好后，樹脂再用清水清洗。
混床出水電阻率≤1MΩ時混床需要再生。本混床的陰陽樹脂再生操作規程采用“二步再生法"—— 即先對陰離子（上部）進堿再生；再對陽離子樹脂（下部）進鹽酸再生。
 一、陰陽樹脂分層
反沖洗：開啟下進閥、上排閥、啟動中間水泵，用RO出水大流量（約3000L/h）沖洗20分鐘后，小流量（約600L/h）的沖洗約15分鐘使樹脂松動分層。
樹脂分層的好壞，還與樹脂的失效程度有關，樹脂失效程度越大，分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結抱團無法分層時：緩慢打開小量潔凈壓縮空氣，再調節排空閥門，使壓縮空氣從混床由下進上排出，從上下窺視鏡觀察樹脂松動以利分層，視其情況可以延長操作時間和次數，再按照上述反沖洗方法處理陰陽樹脂的分層。
陰陽樹脂的分層是再生操作中非常關鍵和重要的步驟之一。
 二、排除柱內積水)
排水靜置沉降：關閉中間水泵及進水閥，打開中排閥、下排閥，排盡樹脂柱內積水（以免再生液被稀釋），水流盡后靜置5分鐘。
三、配制酸堿液注意事項
配制酸堿液時務必小心操作，戴上護目鏡、橡膠手套和口罩等，保持室內通風；若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時就醫。
 四、陰樹脂進堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好；2、調節好堿液桶上的出液閥門，打開進堿閥（上進），啟動堿液泵，打開排空閥排除其空氣，待堿液進入后，浸泡陰樹脂層時，關閉排空閥，開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h（進堿約45分鐘）；3、堿液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進堿管線20分鐘，再關閉堿液泵、進堿閥；4、再打開上進水閥、啟動中間水泵，用RO水進行沖洗至中排閥排出，直至pH =10為止。再打開下排水閥，關閉中排水閥，直至出水
五、陽樹脂進酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好；2、調好酸桶上的出液閥門，打開進酸閥（下進），啟動酸液泵，打開排空閥排除其空氣，待酸液進入后（流量約
為250-300l/h）浸泡陽樹脂層時（中排窺視鏡觀察），關閉排空閥，同時開啟中排閥并控制其開啟程度；3、中排出液pH =1時可適當加大進酸流量，以使陽樹脂不發生撓動為佳（進酸約需40分鐘）；4、酸液進完之后，及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進酸管線20分鐘，關閉酸液泵 、進酸閥；5、再打開上進閥、下進閥，啟動中間水泵用RO水進行沖洗，測試中排閥的出水pH =7-8時，關閉上進、下進閥，由中排把水排盡。
 六、陰陽樹脂混合
1、樹脂清洗合格后，打開下進、上排閥，啟動中間水泵（反沖洗使樹脂層松動），將柱內積水排至樹脂層面上100-150mm處時，關中間水泵和進水閥；2、打開小量排空閥，開啟并控制進氣閥門的進氣量（進氣壓力為
0.1-0.15Mpa），觀察上下窺視鏡內樹脂有節律的上下沸騰混合，使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘；3、混合結束后，關閉進氣閥、排空閥，再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥（使樹脂迅速沉降，防止樹脂在沉降過程中重新分層）。同時也要防止樹脂露出水面，否則樹脂間會產生氣泡，從而影響混床的出水水質（若混合效果不佳時，可以重復混合操作）。
  七、混床的沖洗
混合完畢后，用RO出水進行正洗。正洗流量一般為2000L/h，沖洗約30分鐘，以排出水符合純化水水質指標為終點。
八、再生過程中可能出現的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡，可將柱內積水由下排閥排掉，打開排氣閥，然后以很低的流速(使樹脂層不動)以反洗的方式從柱體下部進水，當液面淹沒全部樹脂時，立即停止進水，以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進行沖洗即可。
2、影響樹脂再生程度的因素，主要有再生劑的用量、濃度、純度、再生時間、再生劑的流速、再生時的溫度等，在實際操作中應予注意。混床允許工作壓力≤0.2MPa。

陰陽混合樹脂的反應與再生問題剖析

　　一、交換能力

　　氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+)，當遇到金屬離子或其它陽離子，就發生互相交換作用，但交換后的樹脂，就不再是氫型樹脂了。例如，當水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當大時，磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子，可和鈣、鎂離子進行交換，而形成鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂，如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強酸性陽離子樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強酸性陽離子交換樹脂)氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數有密切關系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數增加而增加，即價數越高的陽離子被交換的傾向越大。此外，若價數相同，離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大。如果以自來水中經常出現陽離子列為參考對象。

離子交換樹脂

　　二、交換容量

　　離子交換樹脂進行離子的交換反應的性能，主要由交換容量表現出來。所謂交換容量是指每克干樹脂所能交換離子的毫克當量數，以mol/g為單位。當離子為一價時(如K+)，其毫克當量數即為其毫克分子數，對于二價(如Ca2+)或更多價離子(如Fe3+)，其毫克當量數即為其毫克分子數乘以其離子價數。交換容量又分為總交換容量、操作交換容量和再生容量等三種表示方法。總交換容量表示每克干樹脂所能進行離子交換反應的化學基總量，屬于理論性計量。操作交換容量表示每克干樹脂在某一定條件下的離子交換能力，屬于操作性計量，它與樹脂種類、總交換容量，以及具體操作條件(如接觸時間、溫度)等因素有關，可用于顯示操作效率。再生容量表示每克干樹脂在一定的再生劑量條件下，所取得的再生樹脂之交換容量，可用于顯示樹脂再生效率。

　　由于樹脂的結構不同(主要是活性基數目不同)，強酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的交換容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基數目通常多于于強酸性，故總交換容量較高約7.0~10.5mol/g，相形之下，強酸性僅約3.2~4.5mol/g而已，但在實際應用中，弱酸性的操作交換容量卻不一定高于強酸性，例如，pH值低于5時，弱酸性的操作交換容量為零，根本無交換作用。在pH值為6.5時，兩者的操作交換容量相似；但在堿性溶液中，弱酸性遠高于強酸性。在再生容量方面，弱酸性則通常高于強酸性，故弱酸性的使用壽命會更長一些。

離子交換樹脂

　　三、再生

　　離子相對濃度高低對樹脂的交換性質會產生很大的影響。當水溶液中氫離子的濃度相當大時，鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂中的鈣離子或鎂離子，可與氫離子進行交換，重新成為氫型陽離子交換樹脂。換言之，交換反應也可以反方向進行。由于離子交換過程是可逆的，因此當交換樹脂交換了一定量的離子后，可用相對濃度較高的氫離子再取代下來，使之一再重復被循環使用，這種作用稱為再生。其反應式如下：(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+當氫型樹脂中的氫離子，都被其它硬度離子交換后，這些樹脂就沒有軟化水質作用，此時之狀態稱為飽和狀態。再生操作主要目的就是將已經達到飽和狀態的樹脂，利用再生劑洗出所交換來的陽離子，讓樹脂重新再回復到原有的交換容量，或所期望的容量程度，或原有的樹脂型態等。無論是強酸性或弱酸性陽離子交換樹脂，都可以使用稀硫酸或稀鹽酸作為再生劑，但一般認為以稀硫酸作為再生劑，效果可能會好一些。因為樹脂若吸附有機物的話，稀硫酸較稀鹽酸更能解析出有機物，所以一般工藝多采用稀硫酸為再生劑。不過實際應用時，可能因為硫酸的取得較為困難，所以多使用鹽酸作為再生劑居多。

離子交換樹脂

　　四、影響再生特性的主要因素

　　氫型樹脂的再生特性與它的類型和結構有密切關系，強酸性氫型樹脂的再生比較困難，需要的再生酸液的劑量比理論值高許多，而且必須較長的接觸時間。相形之下，弱酸性氫型樹脂的再生則比較容易，需要的再生酸液的劑量僅比理論值高一些，也不需要長的接觸時間。一般認為，在硫酸或鹽酸的用量為其總交換容量的二倍時，每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間是：強酸性約30~60分；弱酸性約30~45分。此外，氫型樹脂的再生特性也與它們的「交聯度」有關。所謂交聯度乃是定量樹脂中所含的交聯劑(如苯乙烯)的質量百分率。通常交聯度低的樹脂，其特征是聚合密度較低，內部空隙較多，網孔大，對水的溶脹性好，但對離子選擇較弱，交換反應速度快，較易再生，因此每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間較短。反之，交聯度高的樹脂，則需要較長再生酸液與樹脂接觸的時間。無論強酸性或弱酸性氫型樹脂的「交聯度」均可以在制造時控制。由于氫型樹脂的網孔不僅提供了良好的離子交換條件，而且也像活性碳一般，能產生分子吸附作用，也可能吸附各種有機物，因此容易受到有機物污染，而影響其操作效率，也使得其再生操作發生困難。如果樹脂在使用過程中，吸附了有機物，特別是大分子有機物，再生接觸時間必須更久，而且通常要提高溫度(70~80℃)才能除去大部分有機物，以免其效能降低太快，同時在高溫下操作，也可以加速再生反應時間，使浸泡接觸時間得以因而縮短。在這方面應用的再生劑，以硫酸較佳，理由是硫酸在加熱時相當安定，鹽酸則可能會產生有毒的氯化氫氣體。