第六讲 离子交换树脂的污染及处理方法 离子交换树脂在使用过程中,由于有害物质的侵入,使树脂的使用性能明显变坏,造成树 脂有不同程度的污染.树脂被污染有两种情况:一是结构无变化,仅是树脂内部交换孔道被杂 质堵塞,导致其工作交换容量下降,即树脂中毒,采取一定措施后其污染是可消除的;另一种是 树脂结构被破坏,交换基团降解或交联剂断裂,使树脂彻底失去活性,此类污染是不可消除的, 又称老化. 一.几种常见的污染: 1.有机物污染(主要污染阴树脂) 苯乙烯系强碱性阴树脂易受有机物污染，其征状为：（1）树脂颜色变深；（2）工作 交换容量下降；（3）出水电导率增大；（4）出水 pH 值降低；（5）出水二氧化硅含量 增大；（6）清洗水量增加 有机物在水中往往带有负电成为阴树脂污染的主要物质有机物主要存在于天然水中 的腐植酸,富里酸，分子量从 500到 5 000的高分子化合物以及带有多元有机酸等，这些杂 质吸附在树脂上，有的占据或者结合了树脂上的活性基团，有的使树脂的强碱活性基团碱 性降低而降解，使树脂降低了离子交换能力 判断方法:在试管中加人受到污染的树脂，树脂的体积约为试管体积的三分之一，然后在试管中 加入约五分之四试管体积的 10%的食盐水，振荡试管 5min，将盐水倾去，重复这一过程 3 至 4次，在将最后一次的盐水倾去后，再加入约五分之四试管体积的 10％的食盐水，保持 树脂和此食盐水接触 5-10min，期间要不断地振荡试管。
通过观察食盐水颜色的深浅来判 断树脂受到有机物污染的程度，具体参见表 4 表 4 树脂受有机物污染的判断 浸泡后食盐水的颜色 树脂被污染程度 无色 没有污染 淡黄色 轻度污染 琥珀色 中度污染 棕色 严重污染 深棕色或黑色 极严重污染处理方法:防止有机物污染的基本措施是在预处理中将水中有机物尽量除去，并采用抗污染树脂， 如大孔弱碱阴树脂，丙烯酸系阴树脂对抗有机物污染很有效 常用复苏方法为碱性盐法即用 10%NaCl+4-6%NaOH 混合液，用量为 3 个床体 积，以缓慢的流速通过树脂层，当第 2 个床体积通过入后，浸泡树脂 8 小时或放置过夜， 再通入第 3 床体积混合液混合液需加温至 40-50 度若在混合液中加 1%左右磷酸钠 或硝酸钠，或结合压缩空气搅拌树脂层，则效果更佳 当用碱性盐法效果不佳时，可以考虑用次氯酸钠溶液清洗此时，在阴单床或混床系统， 先用至少一个床体积的 10%NaCl 溶液通过树脂层，使树脂彻底失效次氯酸钠溶液浓度 为有效氯含量 1%，用量为 3 个树脂床体积第 2 个床体积溶液在树脂床内浸泡 4 小时， 溶液不用加热最后，微量的次氯酸钠必须淋洗（冲洗）干净，包括下水道中的废液。
2.油脂的污染及处理(主要污染阳树脂) 油脂类物质对阳离子交换树脂的污染由于阳离子交换树脂在水处理系统的位置而使其 容易受到油类的污染油类可由离子交换器的进水带人由顶压空气泵的密封泄 漏处带人油类在树脂表面会形成一层膜，严重阻碍树脂的交换能力受到油类物质污染 的树脂颜色变为棕色，严重时会变成黑色，而且这些污染物会造成树脂抱团的现象，破坏 正常的水流情况，造成“沟流”现象，使树脂提前失效油污染物附着到树脂上会增加树脂 的浮力，在反洗时容易造成树脂的流失 判断阳树脂受到油类污染的方法是：将少量树脂放人试管内，加入除盐对水，振荡 1 min，如果在水面上出现了类似“彩虹”颜色的油膜就可以判断树脂受到了油类物质的污染 3.高价金属离子引起的污染及铁离子污染及处理(主要污染阳树脂) 如水中高价金属离子(如混凝剂中高价金属离子的后移等)，如 A13+,Fe 3+ 等扩散进人阳 离子交换树脂的内部，由于这些高价金属离子的交换势能高，与树脂中固定离子 S0 3 2- 牢固 结合形成 Al 2 (SO 3 ) 3 ,Fe 2 (S0 3 ) 3 等，从而使这部分 S0 3 2- 固定离子失去作用，失去离子交换能 力。
铁污染源有三种:一是在水中以胶态或悬浮态铁化合物,被树脂吸附在表面,形成一铁化 合物的覆盖层,阻止了水中离子与树脂进行有效的接触;另一种铁以二价铁离子的形式交换到 树脂上，随后被氧化成三价铁离子，从而在树脂颗粒上形成凝胶状的不溶于水的铁的氢氧 化,沉积在树脂内部,堵塞树脂微孔,从而影响孔道扩散;三是因再生用的液态氢氧化钠碱液不 纯洁,造成阴树脂被氢氧化铁所污染.此三种污染都会降低树脂工作交换容量,且不易被复苏. 阴树脂被铁污染后,其特征是树脂颜色变深褐色,甚至变成黑色;而对于阳树脂,尤其是弱酸树 脂用盐酸再生,在使用一段时间后,颜色逐渐会由淡黄变成微黄,微白,甚至是乳白色．分析树脂中铁含量，如果Fe＜0．01％，没有问题；如果Fe＞0．10％表示受到严重污 染；当Fe在0．01％一0．10％为中等污染铁污染时，可用4％浓度的亚硫酸钠(Na 2 S0 3 ) 溶液浸泡4一12h，或用10％HCl接触树脂5—12h，但在处理之前需用食盐水处理，使其 树脂失效(转型) 4. 悬浮物引起的污染(主要污染阳树脂) 水中含有悬浮物质，紧裹着树脂表面的液膜层，从而隔绝了树脂的离子交换过程，使 树脂受到污染。
这种污染以阳树脂为多5. 胶体物质引起的污染(主要污染阴树脂) 水中胶颗粒常常带负离子.使阴离子交换树脂受到污染.胶体物质中以胶体硅对树脂的危 害最大，硅在水中的形态分为可溶硅和胶体硅两大类,源于地层土壤,岩石,前者呈离子状态, 可用离子交换的方法去除,而胶体硅在水中呈胶体状态,离子交换法去除不掉,且胶体硅的颗 粒直径大于树脂的微孔直径,又树脂本身有吸附作用,致使胶体硅污染离子交换树脂,降低其 工作交换容量.为除去生水中胶体硅,除采用传统的加药絮凝或活性炭吸附处理外,还可选用 大孔吸附树脂作吸附剂,氢氧化钠作脱附剂来除去水中的胶体硅. 6. 再生剂不纯引起的污染 离子交换树脂的再生剂往往不能混有许多杂质，尤其是烧碱中杂质甚多，如 Fe 3+、NaCl, Na 2 C0 3 等，对阴树脂的污染最严重此外，水中含氯、氨基酸之类物质及细菌、藻类等也会不同程度地使树脂受到污染 二.受污染树脂的处理方法: 这时可采用以下措施进行处理：(1)阴离子型树脂最容易受污染，污染程度也最为严重当明离子型树脂受污染时，可 以用碱性食盐水法进行处理，其要求如下：碱性食盐水法处理加烧碱是增加腐殖酸之类物质的溶解度，并以 NaCl 与 NaOH 之比 为 5的配方来调节 pH 值为 10。
此法能除去 90％以上的有机物质水溶液适当加热，处理 效果会更好如果是阳离子型树脂受到污染，可用酸或食盐水法除去污染物，处理条件如下：酸或食盐水浓度 浸泡时间，h 流动方式 10％HCl 6 4h，2m／h速度15％NaCl 30 15h，2m／h 速度(2)当在严重污染时，在碱性食盐水的溶液中加入适量的次氯酸钠(一般＜0.5％)，来 氧化腐殖酸有机物，使其分解3)改变阴离子树脂高分子骨架憎水性为亲水性苯乙烯系的高分子骨架，是憎水性的， 与腐殖酸相同，这两个高好的吸引力都很强，难以解吸因此，可以为亲水性的丙烯酸系 高分子骨架，分子间吸引力比较弱，这样进入树脂的有机物经过碱再生处理容易解吸出来防止树脂污染，使离子交换过程处于良好状态，经常有计划地进行树脂的复苏处理是 很有必要的。