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離子交換樹脂的再生方法

人氣:52  發表時間:2019-05-06
一、 常規的再生處理
      離子交換樹脂使用一段時間后,吸附的雜質接近飽和狀態,就要進行再生處理,用化學藥劑將樹脂所吸附的離子和其他雜質洗脫除去,使之恢復原來的組成和性能。在實際運用中,為降低再生費用,要適當控制再生劑用量,使樹脂的性能恢復到最經濟合理的再生水平,通常控制性能恢復程度為 70~80% 。如果要達到更高的再生水平,則再生劑量要大量增加,再生劑的利用率則下降。  
 
     樹脂的再生應當根據樹脂的種類、特性,以及運行的經濟性,選擇適當的再生藥劑和工作條件。
 
     樹脂的再生特性與它的類型和結構有密切關系。強酸性和強堿性樹脂的再生比較困難,需用再生劑量比理論值高相當多;而弱酸性或弱堿性樹脂則較易再生,所用再生劑量只需稍多于理論值。此外,大孔型和交聯度低的樹脂較易再生,而凝膠型和交聯度高的樹脂則要較長的再生反應時間。  
 
      再生劑的種類應根據樹脂的離子類型來選用,并適當地選擇價格較低的酸、堿或鹽。例如:鈉型強酸性陽樹脂可用 10%NaCl  溶液再生,用藥量為其交換容量的 2 倍  (用NaCl 量為117g/ l  樹脂 );氫型強酸性樹脂用強酸再生,用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉淀物。為此,宜先通入 1~2% 的稀硫酸再生。
 
      氯型強堿性樹脂,主要以 NaCl  溶液來再生,但加入少量堿有助于將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出,故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH  的堿鹽液再生,常規用量為每升樹脂用150~ 200g NaCl  ,及 3~4g NaOH。 OH 型強堿陰樹脂則用 4%NaOH 溶液再生。    樹脂再生時的化學反應是樹脂原先的交換吸附的逆反應。按化學反應平衡原理,提高化學反應某一方物質的濃度,可促進反應向另一方進行,故提高再生液濃度可加速再生反應,并達到較高的再生水平。
   
      為加速再生化學反應,通常先將再生液加熱至 70~80℃。它通過樹脂的流速一般為 1~ 2 BV/h 。也可采用先快后慢的方法,以充分發揮再生劑的效能。再生時間約為一小時。隨后用軟水順流沖洗樹脂約一小時 ( 水量約4BV) ,待洗水排清之后,再用水反洗,至洗出液無色、無混濁為止。  
 
      一些樹脂在再生和反洗之后,要調校 pH 值。因為再生液常含有堿,樹脂再生后即使經水洗,也常帶堿性。而一些脫色樹脂  (特別是弱堿性樹脂)  宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸,使樹脂  pH 值下降至6左右,再用水正洗,反洗各一次。
 
      樹脂在使用較長時間后,由于它所吸附的一部分雜質 ( 特別是大分子有機膠體物質 ) 不易被常規的再生處理所洗脫,逐漸積累而將樹脂污染,使樹脂效能降低。此時要用特殊的方法處理。例如:陽離子樹脂受含氮的兩性化合物污染,可用 4%NaOH  溶液處理,將它溶解而排掉;陰離子樹脂受有機物污染,可提高堿鹽溶液中的 NaOH  濃度至0.5~1.0%,以溶解有機物。
 
二、特殊的再生處理 
      污染較嚴重的樹脂,可用酸或堿性食鹽溶液反復處理,如先用 10%NaCl +1%NaOH 堿鹽溶液溶解有機物,再用 4%HCl  或分別用 10%NaOH  及 1%HCl  溶解無機物,隨后再用 10%NaCl +1%NaOH 處理,在約 70℃下進行。  
      如果上述處理的效果未達要求,可用氧化法處理。即用水洗滌樹脂后,通入濃度為 0.5% 的次氯酸鈉溶液,控制流速 2~4BV/h ,通過量 10~20BV ,隨即用水洗滌,再用鹽水處理。應當注意,氧化處理可能將樹脂結構中的大分子的連接鍵氧化,造成樹脂的降解,膨脹度增大,容易碎裂,故不宜常用。通常使用 50 周期后才進行一次氧化處理。由于氯型樹脂有較強的耐氧化性,故樹脂在氧化處理前應用鹽水處理,變為氯型,這還可避免處理過程中的 pH 值變化,并使氧化作用比較穩定。
 
三、再生廢液的處置
       糖廠用樹脂脫色,樹脂再生的廢液含有大量的色素和有機物,顏色很深。用原糖生產精糖時,每 100 噸糖的再生廢液量約為 6~9m3 。要經過處理才能排放 (或循環),這也是一個難題。  
       Bento 詳細研究了用化學方法處理再生液,使色素和其他有機物沉淀,除去雜質后再循環使用,減少排放,并充分利用其中的氯化鈉。由于再生液中色素的濃度比糖汁中高 10 倍以上,液體數量較小,沒有糖液的粘性,并能容許強烈的條件如強堿性和高溫等而無需顧慮糖的分解,用化學處理比較方便。再生液加入 5~10% 容積的石灰乳 ( 濃度為含CaO100g/ l ) ,加熱到60℃并輕微攪拌,大量的有色物沉淀析出。再加入碳酸鈉或二氧化碳、磷酸鈉或磷酸并保持堿性,都可使較多的有色物沉淀。處理后的液體添加少量食鹽可返回作樹脂的初級再生液,其后再用新的鹽水再生。  
        對廢液的處理還研究過多種方法:用顆粒活性炭吸附,用次氯酸鈉、次氯酸鈣、氯氣或臭氧將它氧化,用超過濾或反滲透法分離它的有機物,或用粉狀樹脂吸附等。最近 Guimaraes  等研究用微生物將它的有色物降解,取得較好效果 。
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