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树脂的氧化和降解
树脂的化学稳定性能够用其耐受氧化剂作用的能力表示。 阳树脂被
氧化后主要发生骨架的断链,而阴树脂则主要表现为季胺基团的 降解。
1、阳树脂的氧化
阳树脂被氧化后主要表现为骨架断链,生成低分子的磺酸化
合物以及羧酸基团。其反应为:
-ch
—CH - CHj—
Q
— ? * USOftl
£
? C—CHi—
+A O > ■ [ J
阳树脂遇到的氧化剂主要是游离氯与水反应生成的氧 ,其反
应如下:
Cl2 + H20 ? H0C1 + HCI
H0C1 ——HCI+ <O)
过去原水中的游离氯主要来自生活用水的消毒。 近年来,由于 天然水中有机物含量和细菌的增多 ,在混凝、澄清之前也需加氯 以达到灭菌和降低 COD的作用,因此,必须注意游离氯对阳树脂
的损害。再生过程中,如果使用质量差的工业盐酸或副产品盐酸
其中含有氧化剂也会对阳树脂造成损害。 一般要求进入化学除盐设 备的原水中,游离氯的含量应小于 0.1mg/L
2、防止阳树脂被氧化的方法:
(1)活性炭过滤。防止阳树脂被氧化的常见方法是经过活性 炭过滤。活性炭脱除游离氯的原理,不单纯是吸附作用,而是一种 表面上的化学反应。当活性炭表面吸附的氯达到一定浓度时 ,就会
发生下列反应:
Cl2 -b IfeO ? HOC1+HC1
C* 十 HOC1 ? CO* + HC1
式中:C*——活性炭;
co——活性炭表面上生成的氧化物。
如果有充分的氯参加反应,CO能够变为CO或 CO2逸出,留下 的活性炭能够继续吸附游离氯。为此,为了脱除游离氯,能够使用 较高的过滤流速(约50m/h)。同时,活性炭吸着游离氯时具有很 高的吸着容量(每克活性炭约可吸着 6.5mg以上的C12)。
TOC \o "1-5" \h \z 用活性炭去除水中的游离氯能够使用下列经验公式进行计算 :
CO 0.5Z
lg =K
C V
式中:CO 进水游离氯的含量,mg/L;
C 出水游离氯的含量,mg/L;
L 活性炭层高,m;
V――过滤流速,m/h。
考虑到HOCI的反应速度较慢,将上述公式修正为:
% L
lg
C 7
制造活性炭的原材料一般对脱氯效率无影响
水中有胶体或高浓度的有机物存在 ,将会严重缩短活性炭作
为脱氯剂的寿命。
活性炭过滤器仅用于脱除游离氯时,能够用漏CI2量
> O.1mg/L作为终点。活性炭的寿命是很长的,例如:在活性炭层 高0.76m,过滤速度6.1m/h的条件下,对游离氯含量2mg/L的水 进行脱氯,其使用寿命约为6年左右。
(2)选用高交联度的阳树脂。随着树脂交联度的增大 ,其抗
氧化性能增强。
阳树脂被氧化后,由于断链使骨架疏松,体积膨胀,含水量 增大。大孔型阳树脂因为交联度高,具有较好的抗氧化性能。可是, 随着树脂交联度的增加,其交换容量降低,价格增高,因此,在 实际中很少使用。
3、强碱阴树脂的降解:
强碱阴树脂遭受氧化后 ,主要表现为季胺基团的逐渐降解 ,
而不会发生骨架的断链。强碱阴树脂的降解主要是季胺基团按顺序 分解为叔、 仲、伯胺,甚至非碱性物质。在化学除盐工艺中,其 主要表现为中性盐分解容量,特别是硅交换容量的降低。 强碱阴树
脂在运行中遇到的氧化剂主要是水中溶解氧 ,再生过程中遇到的
氧化剂主要是碱中所含的 CIO3-和FeO42-。
季胺基团受氧化的反应,如下式所示:
R— 料 YH?一一
强碱I
强碱I型阴树脂的抗氧化性能优于强碱H型
强碱阴树脂在长
期使用中 , 其交换容量会逐渐降低。
4、 防止强碱阴树脂降解的方法
( 1) 使用真空除气器 , 减少阴床进水中的含氧量。
( 2) 做好碱液贮存及输送设备的防腐工作 , 降低再生液的含 铁量。
( 3) 采用隔膜法制造的纯碱 , 降低碱液中 NaClO3 的含量 ( 可 降低至 6-7mg/L) 。
(4)控制再生液温度:I型阴树脂不得高于 40C ; H型阴树 脂不得高于35 C。
( 5) 树脂应以氯型在低温下保存。
出水质量恶化
出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。 出水质量恶化 是指运行周期中间 , 除盐水的电导率和 SiO2 含量明显高于调试结 果 , 不论其水质指标是否合格 , 都能够认为是发生了出水质量恶 化现象。
当除盐水的电导率或 SiO2 含量明显增高时 , 为确定发生问题 的原因 , 需要测定除盐水的 pH 值。根据测定结果 , 判断除盐设备 出水质量恶化故障 , 查找发生问题的原因。
下列的情况在除盐系统中是比较典型的 :
1、 弱酸阳床 :
( 1) 出水碱度漏泄比规定值为高。这是由于再生不合适 , 再 生
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