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浅谈电厂离子交换树脂的应用与再生优化

摘要：随着近几年来人们对电厂水处理技术的研究力度不断增加，随着化工材料技术的不断进步，离子交换树脂的种类、使用条件与范围也有较大的进展，但与国外先进国家所有的技术相比，我国在具体应用过程中依旧存在诸多问题，其中离子交换树脂的优化问题，耗酸、耗碱问题日益突出。本文就离子交换树脂的应用和再生优化进行简要分析。

关键词：离子交换树脂，应用，再生优化

1、电厂化学离子交换树脂的应用

在电厂中，各类树脂被应用于化学水处理、凝结水精处理、发电机内冷水处理、循环水处理等处理环节中。树脂失效时，需要将失效树脂有效再生，或用新的树脂来代替失效树脂。树脂再生要用合理的方法进行再生，否则会造成树脂的再利用率下降，树脂再生产生大量废液造成二次污染。因此，在实际生产中，要用最合理的再生方法再生失效树脂，降低再生比耗，促进节能降耗。

1.1 电厂化学离子交换树脂的分类及应用

1.1.1强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性集团，强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。

电厂应用：水处理阳床、混床、凝结水精处理高速混床、发电机内冷水装置，用于去除水中阳离子含量和硬度，降低电导率。

1.1.2弱酸性阳离子树脂

这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中（如pH5-14）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（比强酸性树脂较易再生）。

电厂应用：循环水处理主要用于去除水中硬度，提高循环水的浓缩倍率。

1.1.3强碱性阴离子交换树脂

这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（NaOH）进行再生。

电厂应用：水处理阴床、混床、凝结水精处理高速混床、发电机内冷水装置，用于去除水中阴离子含量。

1.1.4弱碱性阴离子树脂

这类树脂含有弱碱性基团，在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（pH1-9）下工作。用Na2CO3、NH4OH进行再生。

发电机冷却器

电厂应用：水处理阴床，用于去除水中阴离子含量。

1.2 离子交换树脂再生技术比选

目前，在软化和除盐工艺中，离子交换树脂的再生技术主要有NaCl再生法、酸碱再生法、CO2离子交换法、热交换法，它们在技术工艺、应用范围等方面各有特点。

1.2.1 NaCl再生法

在软化水处理中，阳离子交换树脂中可交换的阳离子（如Na+、H+）能把水中所含的钙、镁离子置换出来。

电厂应用：该方法可以再生电厂发电机内冷水装置中的钠型树脂。

1.2.2 酸碱再生法

失效的离子交换树脂分别通入一定浓度的强酸或强碱溶液，使其发生上述各式的逆反应，从而使失效树脂得到再生。

在酸碱再生过程中，影响树脂再生效果的因素有：再生剂的种类、浓度、用量、再生流速以及再生方式（流向）等。

电厂应用：该方法可以用于电厂水处理阴、阳、混床树脂再生，凝结水精处理混床树脂再生，发电机内冷水装置树脂再生。

1.2.3 高硅氧布热再生法

为减少再生剂耗量和对环境的污染，澳大利亚的D.Weiss等开发并研究了热再生法（SIROTHERM）[1]，但是这种方法因为需要使用一种特制的含有铁核的磁性粉末树脂而未得到推广。

近年来，我国也开始了对于热再生树脂的研究。它在室温下可以从盐溶液中交换吸附一定的盐，用80℃以上的热水又可以使盐解离，将盐从树脂上洗下来[2]。

电厂应用：暂无应用。

1.2.4 利用CO2作再生剂再生离子交换树脂（CARIX工艺）

美国的Gray与Crosby首先提出了用CO2作再生剂再生弱酸阳离子交换树脂，随后由R.kunin,B.Vassilion作了“应用COktkp-0732再生羧基阳离子交换树脂”的研究，在Desal工艺中使用，继而又有K.Robert等众多学者进行了多方面的技术工艺研究。七十年代中期，C.Berger Wittmar和H.Sontheimer，证实了用CO2再生弱酸树脂的可能性。后来，西德Karlsruhe核研究中心的Hoell博士及其同事们用丙烯酸为功能基的阴、阳树脂的混床取代单床系统，这样就形成了较为成熟的CARIX工艺（Carbon Dioxide Regenerated on Exchangers）。该工艺的反应机理如下：

R=(COOH-)2 交换 R=(COO-)2Ca2+

+ CaSO4 + 2H2CO3

R =(HCO放血刀3-)2 再生 R=SO42-

2H++2HCO3-

CARIX工艺借助于自由酸形式的弱酸阳树脂和HCO3-型的阴离子交换剂，使在水中溶解的盐被碳酸取代，反应中放出了二氧化碳。再生过程为除盐过程的逆反应。在一定压力下，二氧化碳溶于水产生碳酸，它可以同时再生阴阳离子交换剂，且再生废液仅含有在除盐过程中欲除去的盐类。

电厂应用：可用于循环水处理中弱酸树脂的再生。

表1.1各种再生方法的比较

转移印花

再生方法	电厂应用	优点	缺点
Nacl再生法	处理发电机内冷水装置中的钠型离子交换树脂。软轴泵	①可以减少软化水量而节省再生剂用量和设备容量；②可以降低锅炉水碱度而减少排污水量损失和热量损失。	①只适用于钠型树脂
酸碱再生法	电厂水处理阴、阳、混床树脂再生，凝结水精处理混床树脂再生，发电机内冷水装置树脂再生。	①再生效率高；②工艺成熟。	①再生费用大，系统复杂；②有二次污染产生，酸碱再生产生大量废液。
热交换法	适合处理特制的含铁核的磁性粉末树脂。电厂无应用。	①再生不需酸碱；②避免了再生废液对环境的污染。	①处理的树脂特殊，未得到广泛应用。
CARIX工艺	循环水处理中弱酸树脂的再生。	①环保效益好；②日常运行费用低，维护工作量小；③无二次污染。	①只能除去碳酸盐硬度。