梁 軼
（山西焦化股份有限公司技術(shù)中心，山西 洪洞 041606）

　　摘要：樹脂“中毒”以鐵“中毒”現(xiàn)象最為常見。筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)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(fù)蘇時間短，效果好，對交換器的腐蝕性較小的特點。
　　關(guān)鍵詞：水處理；離子交換；樹脂
　　中圖分類號：TU991.26
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2001)03-0018-02

　　離子交換樹脂具有化學(xué)穩(wěn)定性好，機械強度高， 交換能力大等優(yōu)點，因而在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐用水處理及除鹽水、純凈水的生產(chǎn)中，得到了廣泛應(yīng)用。但樹脂在使用過程中，由于受到有害雜質(zhì)（如鐵化物、有機物等）的污染，就會發(fā)生樹脂“中毒”事故。如果不及時采取合理措施使其復(fù)蘇，就有可能造成樹脂失效，甚至報廢。樹脂“中毒”以鐵“中毒”現(xiàn)象最為常見。下面，筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)實踐，談?wù)剬@種樹脂鐵“中毒”事故的處理方法及預(yù)防措施。
　　離子交換樹脂表面被鐵化物覆蓋或樹脂內(nèi)部的交換孔道被鐵雜質(zhì)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(jié)構(gòu)無變化，這種現(xiàn)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(nèi)部被腐蝕產(chǎn)生了鐵化物；③再生劑中含有鐵雜質(zhì)；④水中含有大分子有機物。
　　陽樹脂的鐵“中毒”一般只發(fā)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(tài)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(yīng)，使Fe²⁺占據(jù)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(nèi)部，堵塞了交換孔道。
　　陰樹脂發(fā)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(guī)定標準，特別是液態(tài)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(yīng)，集結(jié)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(dǎo)致樹脂鐵“中毒”。

2 污染鑒別方法

2.1 外觀顏色鑒別
　　發(fā)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(fù)蘇處理方法

　　由于鐵“中毒”樹脂經(jīng)過適當?shù)奶幚恚梢曰謴?fù)其交換能力，所以樹脂發(fā)生鐵“中毒”后，應(yīng)及時正確處理，否則會增加樹脂破損的可能性，導(dǎo)致樹脂報廢。鐵“中毒”樹脂的復(fù)蘇方法主要有以下三種，現(xiàn)比較如下：
3.1 鹽酸復(fù)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(nèi)的膠態(tài)Fe₂O₃·XH₂O溶解成Fe³⁺，同時鹽酸中的H⁺與樹脂上的Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺發(fā)生交換，使樹脂逐步轉(zhuǎn)成氫型，投入運行前再轉(zhuǎn)化成鈉型。
　　此法簡單易行。但在實際應(yīng)用中，要想充分復(fù)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(fù)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(zhuǎn)變成氫鈉混合型，投入運行前再生轉(zhuǎn)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(fù)蘇處理不徹底等缺點。
3.3 鹽酸－食鹽－亞硫酸鈉復(fù)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SO₃^2-把Fe³⁺還原成Fe²⁺，從而減少樹脂對Fe³⁺的結(jié)合，且反應(yīng)生成的H⁺又能促進Fe₂O₃·XH₂O的溶解，
　　反應(yīng)式為：
　　SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O≒SO₄^2-+Fe²⁺+2H⁺
　　最后再將氫鈉混合型樹脂轉(zhuǎn)化為鈉型樹脂即可投入使用。需要注意的是，Na₂SO₃濃度應(yīng)由實驗確定，一般不應(yīng)大于0.1％，因為Na₂SO₃濃度過高，易產(chǎn)生SO2氣體，再者產(chǎn)物SO₄^2-濃度增大，會產(chǎn)生CaSO₄沉淀。
　　實踐證明，用這種方法處理鐵“中毒”樹脂，復(fù)蘇劑耗量少，耗時短，且復(fù)蘇劑中鹽酸濃度低，對交換器腐蝕性較小，復(fù)蘇效果較好，是一種較理想的處理方法。

4 預(yù)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(yīng)在陽床進水泵前設(shè)置過濾器性產(chǎn)純凈水時，進水管道應(yīng)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(chǎn)物帶進交換器。
　　③加強水處理設(shè)備及管道的防腐工作。定期檢查交換器內(nèi)部再生裝置及防腐層，發(fā)現(xiàn)損傷應(yīng)及時處理。鹽液輸送管道要采用不銹鋼管，防止管道腐蝕產(chǎn)生鐵化合物，污染樹脂。
　　④再生劑質(zhì)量要符合有關(guān)標準要求，不能含有鐵雜質(zhì)。

參考文獻：
　　[1]湯鴻霄．用水廢水化學(xué)基礎(chǔ)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997．

作者簡介：
　　梁軼（1975－），男，1997年畢業(yè)于青島化工學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)在山西焦化股份有限公司從事科研開發(fā)工作。