离子交换树脂的有机物污染及其复苏

【摘 要】 介绍了树脂污染机理和树脂吸收有机物的机理，并对污染树脂常用的几种复苏方法做了简要介绍和比较。

【关键词】 离子交换树脂 有机物污染 复苏 机理

【Abstract】 Introduces the resin pollution mechanism and the resin absorption mechanism of organic matter，and the pollution resin commonly used several kinds of recovery methods are briefly introduced and compared.

【Key words】 Ion exchange resin organic pollutant rescovery The mechanism

1 前言

有机物污染树脂是离子交换水处理工艺中的一个十分棘手的问题，树脂被污染后引起树脂性能下降，制水量减少，出水水质恶化，因此解决有机物污染树脂的问题是当前纯水制备工作的一个课题。

离子交换树脂在电力、化工、冶金等行业中的纯水制备中得到广泛应用，在使用过程中，阴树脂会出现工作交换容量下降，出水品质变差，碱耗增加等现象。特别是梅雨季节，原水中有机物胶体含量上升，导致树脂严重污染而中毒，为了减轻和消除这种现象，要了解有机物污染树脂的原理及掌握污染后的树脂复苏新方法，以保障水处理系统的正常运行[1]。

2 树脂污染机理

树脂为多孔网状立体结构，多孔网眼系离子在树脂内部扩散进出的通道，通道内壁具有众多功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦此活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。在离子交换过程中，交换势能较高、附着力强的离子或大分子之类的物质，吸附或被交换到树脂上，而在再生时却难以洗脱下来，从而阻止了离子交换；或是在离子交换反应过程中生成难溶的沉积物，并沉积在树脂内部，阻塞了离子交换的通道[2]。

3 树脂吸收有机物的机理

有资料介绍富里酸的pK值是4.5，腐植酸的pK值稍大一些。和碳酸的解离常数（pK1=6.38，pK2=10.25）相比可知，它们的酸性比碳酸还强。当环境pH值小于4时，腐植酸和富里酸的离子化程度比较小，其行为象一种不带电的分子；当pH值增加时，其离子化程度增加，表现为一种大分子量的阴离子。

既然富里酸是一种弱酸，一般说来只有在碱性介质中才能离解，在中性介质中只有部分离解，所以在阳离子交换水中它呈分子状态，当水中强酸被树脂（强碱树脂和弱碱树脂）吸收之后，水接近中性，它们开始离解，形成的离子就能和树脂相作用：

RN（CH3）3.OH+H.FARN（CH3）3.FA+H2O

RN（CH3）2+H.FARN（CH3）2.H.FA

式中H.FA-为富里酸。由于H.FA是弱酸，所以上述第二个反应吸收的H.FA很易水解，它和弱酸树脂结合能力较低。强碱树脂基团内的高pH环境对吸收H.FA十分有利，如果强碱基团是Cl-型，则吸附有机物的能力就低得多，表1上的数据证明了这一点。用Cl-型的大孔强碱阴树脂作为有机物清除剂是因为从上洗脱容易，但由于Cl-型树脂吸收有机物能力低，有机物易漏过，此外，原水经Cl-型阴床后水中氯离子比率加大，进入阳床水中碱度减小，对除盐十分不利。

从离子排代过程看，有机物的漏过一般出现在硅酸和碳酸漏过后，硫酸和盐酸漏过前。但是由于腐植酸和富里酸的形式不同，使得这一漏过规律有例外。

丙烯酸类强碱阴树脂吸附有机物的能力比苯乙烯类强碱树脂的低，但是洗脱吸着的有机物的效率却比后者的高（见表2）。虽然丙烯酸类强碱基团的碱性稍弱一些，但它们都是强碱基团，因此吸附有机物能力差别的主要原因是这两种树脂骨架的差别。丙烯酸系树脂的骨架主要部分是链烃，苯乙烯类树脂的骨架主要是芳香烃，这和腐植酸、富里酸的结构很相似，因此它们之间有较强的物理吸附结合。如果将交联剂二乙烯苯改为链烃交联剂（如脂基化合物），其吸收有机物的能力就有所降低，洗脱有机物的能力有所提高。

4 常用的化学复苏法

各种复苏方法复苏效果见表3[4]。

5 结语

离子交换树脂的污染较为普通，应从两个方面开展工作：一是尽可能防止污染；二是要采取有效的复苏方案，使污染后的树脂复苏，这样，不仅可以降低制水成本，确保设备安全运行，同时也可减小对环境的污染，降低工作强度，具有很好的实际意义。

参考文献：

[1]高振平，赵文亮，姜丹，丁德，闫爱军.强碱性阴离子交换树脂污染分析及复苏工艺研究[J].技术交流与应用，2010（7）：59-61.

[2]张翠玲，郝火凡，赵保卫，欧乙成.阳离子交换树脂的污染与复苏方法研究[J].甘肃科学学报，2007，19（4）：31-33.

[3]邵林.水处理用离子交换树脂[M].北京：水利电力出版社，1987（12）：24-25.

[4]谢昭明，周柏青.有机物污染离子交换树脂的复苏及应用[J].华北电力技术，2000（10）：14-17.

[5]蔡毅飞.阴离子交换树脂有机物污染的次氯酸钠复苏机理与方法[J].净水技术，2011，30（6）：79-81.