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樹脂使用前的活化,樹脂污染、中毒精講

人氣:143  發表時間:2019-05-25
對于初次使用需要激活或者說完全再生的樹脂而言可以參考以下資料:
 
(1)新的離子交換樹脂常含有反應溶劑、未參加反應的物質和少量低分子量的聚合物、鐵、鉛、銅等雜質。當樹脂與水、酸、堿或其它溶液相接觸時,上述可溶性雜質就會轉入溶液中,在使用初期污染出水水質。因此,新樹脂在投運前要進行預處理,轉換為指定的離子型式。
(2)陽離子交換樹脂(含堿性基團的強酸陽樹脂)的預處理步驟:首先用清水對樹脂進行沖洗(最好為反洗)洗至出水清澈無混濁、無雜質為止。然后用4~5%的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2~4小時,在酸堿之間用大量清水淋洗(最好用混合床高純度去離子水進行淋洗)至出水接近中性,如此重復2~3次,每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應用4~5%的HCl溶液進行,用量加倍效果更好。放盡酸液,用清水淋洗至中性即可待用。
(3)陰離子交換樹脂(含酸性基團的強堿陰樹脂)的預處理步驟:同上,只是酸堿的使用交換位置。
(4)應用于醫藥、食品行業的樹脂,預處理最好先用乙醇浸泡,而后再用酸堿進行交替處理,大量清水淋洗至中性待用。
(5)各種樹脂因品種、用途不一,預處理的方法也有區別,預處理時的酸堿濃度及接觸時間等,可具體參考各型號樹脂的介紹。
(6)預處理中最后一次通過交換柱的是酸還是堿,決定于使用時所要求的離子型式。
(7)為了保證所要求的離子型式的徹底轉換,所用的酸、堿應是過量的。
   有網友提出如何檢測樹脂失效的問題。整理答案:新樹脂必須先送到有關部門檢測合格后再使用。樹脂必須符合陰陽樹脂的驗收標準,主要檢測指標:全交換容量、含水率、耐磨率、有效粒徑、濕真密度、濕視密度、不均勻系數等。
 
      根據廠家提供的再生裝置及離子交換樹脂再生的需要可以得知,這次,我們采用的樹脂應該是強酸性陽離子(Na+)交換樹脂。因為它的再生裝置只有一個鹽箱,用的是NaCl(當然不是吃的那種),聽說是工業專用的粗鹽。弱酸性的陽離子交換樹脂也用NaCl再生,但它需要在堿性條件下才能有較高的交換能力,而這套設備不提供堿性條件。
 
       還有一些相關的問題,一并收集在此。
       樹脂的儲存與運輸:離子交換樹脂產品內含有一定量的水份,在運輸及儲存過程中應盡量保持這部分水份。樹脂在儲存過程中,若出現脫水,應先用10%左右的食鹽水浸泡1-2小時,再逐漸稀釋,不能將脫水樹脂直接投入水(H2O)中,以防樹脂體積急劇膨脹而破碎。離子交換樹脂在貯存及運輸過程中,應盡量保持5~40℃的溫度環境,避免過冷或過熱造成樹脂被凍裂或加速微生物繁殖而影響產品質量,降低產品性能。離子交換樹脂暫不使用時,應以下述離子型式貯存:陽離子交換樹脂為鈉(Na)型;陰離子交換樹脂為氯(Cl)型;弱堿陰離子交換樹脂為游離胺型。離子交換樹脂在貯存過程中應防止鐵銹、油污、強氧化劑,有機物的污染,以免發生氧化降解、中毒等事故。冬季無保溫設備,亦可將樹脂儲存在食鹽水中,食鹽水濃度可根據氣溫而定,避免結冰。
 
       離子交換樹脂運轉中的暫停注意事項:在通液或解吸的過程中,為了保持數據的穩定,應盡量避免中途停車。至于反洗、再生、淋洗等其它輔助性操作,則隨時都可以停車,但要注意管道閘門關閉,不讓液體流干,避免樹脂露出液面,否則,不但將氣泡引入樹脂層,影響后續工作,而且還會使樹脂氧化變質。
       離子交換樹脂在使用中的注意事項:
     (1)避免干燥、熱,避免以硝酸根的型式貯存;
     (2)要檢驗好酸濃度、樹脂量、溫度、通液時間、流速等情況;
     (3)避免污染物引入;
     (4)警報系統要經常檢查,閥門管道要可靠;
     (5)使用的再生劑等材料要穩定;
     (6)停車時設備要開口,樹脂按規定要求存放。 
      樹脂的污染、中毒與活化:離子交換樹脂在長期使用中易受懸浮物質、膠體物質、有機物、細菌和金屬的污染,使離子交換能力下降甚至失效。對此,須根據不同情況,對樹脂采用針對性的活化方法,一般金屬污染和膠體物質污染,可采用烯酸液浸泡、淋洗的方法進行活化。其他也可采用滅菌法、酸、堿液交替處理法進行活化。
       
   催化劑使用注意事項或中毒(失活原因分析) 原因之一:“陽離子”中毒
   1、陽離子的組成:C4原料中的金屬離子和堿性氮化物、氨氣和有機胺。
   2、陽離子的來源:
  ①上游原料水洗不徹底而帶來的鈉離子、鈣離子;
  ②設備管道或閥門所產生的可溶性的鐵離子、鉻離子;
  ③FCC分子篩中的微量鋁離子和硅離子;
   ④C4中的氨、甲胺等堿性化合物也屬于陽離子的范疇。
 
    3、中毒原理和形式:這些陽離子和催化劑中的SO3OH產生離子交換而使催化劑“中毒”。反應式如下:SO3OH+M+(Na+、Ca2+、Fe3+、Cr4+、Al4+、NH4+、CH3NH2+……)中毒形式:“一層一層”地中毒,即:先接觸物料的先中毒,后接觸物料暫不中毒。 原因之二:可水解的腈類和酰胺類物質中毒
  1、其來源:
①在催化裂化中,C4、C5原料通常含有乙腈、丙腈。
②蒸氣裂解C4料原中,偶爾會帶有上游的丁二烯之抽提用的DMF.
  2、中毒原理:如乙腈:CH3CH2CN+H2OCH3CH2C-NH2產物胺會使催化劑中毒。
  3、中毒形式:擴散型。此類物質使催化劑的形式與以上不同,將中毒范圍擴散到催化劑整體各個角落。
 
 原因之三:催化劑孔道堵塞,使催化劑失活。
   1、聚合物堵塞孔道:聚合物來源于丁二烯,在高溫下自聚。
   2、控制丁二烯的含量指標:一般要求<0.2%。
   原因之四:催化基團脫落,使催化劑失活。
   催化劑最高耐溫120℃,但長時間在此溫度下運行,催化劑的磺化基團會從結構骨架上脫落下來,而流入液相中,從而造成催化劑失活。 以后找到新的內容再添加,這里就相當于偶學習工作的筆記本吧!
離子交換樹脂“鐵中毒”的處理
摘要:樹脂“中毒”以鐵“中毒”現象最為常見。筆者結合多年的生產實踐,認為采用4%的鹽酸,4%的食鹽和0.08%的亞硫酸鈉混合液,處理“鐵中毒”的樹脂,具有藥劑耗量少,復蘇時間短,效果好,對交換器的腐蝕性較小的特點。
 離子交換樹脂具有化學穩定性好,機械強度高, 交換能力大等優點,因而在電站鍋爐、工業鍋爐用水處理及除鹽水、純凈水的生產中,得到了廣泛應用。但樹脂在使用過程中,由于受到有害雜質(如鐵化物、有機物等)的污染,就會發生樹脂“中毒”事故。如果不及時采取合理措施使其復蘇,就有可能造成樹脂失效,甚至報廢。樹脂“中毒”以鐵“中毒”現象最為常見。下面,筆者結合多年的生產實踐,談談對這種樹脂鐵“中毒”事故的處理方法及預防措施。
 
   離子交換樹脂表面被鐵化物覆蓋或樹脂內部的交換孔道被鐵雜質等堵塞,使樹脂的工作交換容量和再生交換容量明顯降低,但樹脂結構無變化,這種現象叫樹脂的鐵“中毒”。
 
1 污染原因分析
  造成樹脂鐵“中毒”的原因主要有4方面:①水源是含鐵量高的地下水或被鐵污染的地表水;②進水管道或交換器內部被腐蝕產生了鐵化物;③再生劑中含有鐵雜質;④水中含有大分子有機物。
  陽樹脂的鐵“中毒”一般只發生在以食鹽為再生劑的軟化水過程中,主要有兩種情況,一種是當鐵以膠態或懸浮鐵化物的形式進入鈉離子交換器后,被樹脂吸附,并在樹脂表面形成一層鐵化物的覆蓋層,阻止了水中的離子與樹脂進行有效接觸;另一種是鐵以Fe2+形式進入交換器,與樹脂進行交換反應,使Fe2+占據在交換位置上,因Fe2+很容易被氧化成高價鐵化物,沉積在樹脂內部,堵塞了交換孔道。
  陰樹脂發生鐵“中毒” 的主要原因也有以下兩種:一是再生陰樹脂的堿純度達不到規定標準,特別是液態堿中含有鐵的化合物較多時,更容易使陰樹脂中毒;二是水中含有大分子有機物時,容易與鐵形成螯合物(即有機鐵),它可以與強堿性陰樹脂進行交換反應,集結在交換基團的位置上,堵塞樹脂的交換孔道,使交換容量和再生容量下降,再生效率降低,再生劑與清洗水耗量增加,進一步導致樹脂鐵“中毒”。
 
2 污染鑒別方法
2.1 外觀顏色鑒別
  發生鐵“中毒”的樹脂,從外觀上看,顏色由透明的黃色(陽樹脂)或乳白色(陰樹脂)明顯變深,嚴重者甚至呈黑色。
2.2 試驗鑒別
  通過測定水的含鐵量來判定樹脂鐵“中毒”的程度,這是一種較為準確的方法[1]。方法如下:
  將“中毒”樹脂用清水洗凈,浸泡在10%的食鹽水中再生約30min,傾去鹽水再用蒸餾水(或除鹽水)洗滌2~3次,從中取出一部分樹脂放入試管或玻璃瓶中,隨后加入6mol/L的鹽酸(體積約為樹脂的2倍),蓋嚴振蕩15min后,然后取出酸液注入另一潔凈試管中,滴入飽和的亞鐵氰化鉀溶液,從試液生成普魯士藍的顏色深淺(由淡藍色至棕黑色),可以判斷樹脂鐵“中毒”的程度。
  需要說明的是,有的單位只用測定樹脂交換容量的方法來判斷樹脂是否鐵“中毒”,這是不準確的。因為鐵“中毒”僅僅降低了樹脂的工作交換容量,而對全交換容量幾乎沒有影響。
 
3 復蘇處理方法
  由于鐵“中毒”樹脂經過適當的處理,可以恢復其交換能力,所以樹脂發生鐵“中毒”后,應及時正確處理,否則會增加樹脂破損的可能性,導致樹脂報廢。鐵“中毒”樹脂的復蘇方法主要有以下三種,現比較如下:
3.1 鹽酸復蘇法
  機理:強酸性樹脂對陽離子的選擇順序為:
Fe3+>Fe2+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+
  在鐵“中毒”樹脂中加入10%的鹽酸后,鹽酸將樹脂表面或凝膠孔內的膠態Fe2O3·XH2O溶解成Fe3+,同時鹽酸中的H+與樹脂上的Fe3+、Ca2+、Mg2+發生交換,使樹脂逐步轉成氫型,投入運行前再轉化成鈉型。
  此法簡單易行。但在實際應用中,要想充分復蘇鐵“中毒” 樹脂,必須將鹽酸的濃度加大到10%以上,這樣既增加了處理費用,也易損壞交換器的防腐層。
3.2 鹽酸-食鹽復蘇法
  機理:將4%的鹽酸和4%的食鹽溶液加入“鐵中毒”樹脂中,充分浸泡。鹽酸的主要作用是溶解Fe2O3·XH2O。食鹽中的Na+連同鹽酸中的H+和樹脂上的Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+進行交換,使樹脂逐步轉變成氫鈉混合型,投入運行前再生轉換成鈉型即可。
  此法是一種較常用的方法。但也存在著鹽酸和食鹽用量大,耗時長,復蘇處理不徹底等缺點。
3.3 鹽酸-食鹽-亞硫酸鈉復蘇法
  機理:將4%的鹽酸、4%的食鹽和0.08%的亞硫酸鈉混合液加入鐵“中毒”樹脂中充分浸泡。鹽酸和食鹽的作用同上。Na2SO3中的S把SO32-Fe3+還原成Fe2+從而減少樹脂對Fe3+的結合,且反應生成的H+又能促進Fe2O3•XH2O的溶解,
  反應式為:
SO32-+2Fe3++H2O≒SO42-+Fe2++2H+
  最后再將氫鈉混合型樹脂轉化為鈉型樹脂即可投入使用。需要注意的是,Na2SO3濃度應由實驗確定,一般不應大于0.1%,因為Na2SO3濃度過高,易產生SO2氣體,再者產物SO42-濃度增大,會產生CaSO4沉淀。
  實踐證明,用這種方法處理鐵“中毒”樹脂,復蘇劑耗量少,耗時短,且復蘇劑中鹽酸濃度低,對交換器腐蝕性較小,復蘇效果較好,是一種較理想的處理方法。
 
4 預防措施
①含鐵地下水必須進行必要的除鐵處理后,方可進入交換器。常用的除鐵方法有:曝氣除鐵法、錳砂過濾除鐵法等。
②直接以深井水或自來水為水源時,應在陽床進水泵前設置過濾器性產純凈水時,進水管道應采用不銹鋼管道或其它不含鐵元素的管道,以防流水將一些鐵的腐蝕產物帶進交換器。
③加強水處理設備及管道的防腐工作。定期檢查交換器內部再生裝置及防腐層,發現損傷應及時處理。鹽液輸送管道要采用不銹鋼管,防止管道腐蝕產生鐵化合物,污染樹脂。
④再生劑質量要符合有關標準要求,不能含有鐵雜質。
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