宋玉梅
（山東齊魯石化煉油實業(yè)部，山東 淄博 255434）

摘要：通過分析單元制離子交換器運行末期電導率的變化情況，可以判斷交換器運行終點，采用電導率判斷終點代替同時分析 SiO2 和電導率判斷運行終點的方法，使單元制離子交換器終點控制更加方便、可靠，且可減少投資。
　　關(guān)鍵詞：給水處理:離子交換；除鹽水；電導率；二氧化硅
　　中圖分類號：TU991.26 　　文獻標識碼：B 　　文章編號：1009—2455（2003）06—0029—03

　　由于單元制離子交換除鹽工藝具有酸堿同步排放的特點，現(xiàn)已被廣泛采用。根據(jù)電力部標準，一級除鹽水指標為電導率≤10 μS/cm，ρ（SiO2）≤10 μg／L，故單元制離子交換器的終點應控制陰床出水電導率及SiO₂在規(guī)定范圍內(nèi)。單元制離子交換器一般采用在線儀表分析控制終點。在線電導率表可連續(xù)監(jiān)測水質(zhì)電導率，國產(chǎn)表價格便宜，質(zhì)量可靠；在線硅表價格昂貴，是電導率表的十幾倍，且存在分析結(jié)果嚴重滯后的問題。是否可僅用在線電導率表測定陰床出水電導率的連續(xù)變化情況來控制單元制離子交換器的終點，本文從離子交換原理、失效前后電導率的變化等方面進行了分析。

1 離子交換器運行時的反應原理

1.1 陽床的離子交換反應
　　原水經(jīng)陽床后，其中的 Ca²⁺，Mg²⁺，Na²⁺，K⁺等所有陽離子和樹脂電離出的氫離子進行交換，根據(jù)樹脂的選擇性吸附順序^[1]，Na+最難于被吸附，因此樹脂失效時鈉離子首先漏出，監(jiān)測陽床漏鈉的情況可以判斷陽床終點。
1.2 陰床的離子交換反應
　　陽床出水經(jīng)除碳器除碳后進人陰床，其中的SO₄^2－，Cl^－，HCO₃^－，HSiO₃^- 等所有陰離子和樹脂電離出的氫氧根離子進行交換。根據(jù)樹脂的選擇性吸附順序，HSiO3- 陰離子最難于被吸附，因此陰樹脂失效時SiO₂ 首先漏出，監(jiān)測陰床漏硅的情況可以判斷陰床終點。

2 單元制離子交換器的終點控制

　　單元制離子交換器失效有三種情況：陽床失效而陰床不失效；陽陰床基本同時失效；陰床失效而陽床不失效。下面，就此三種情況分別加以分析說明。
2.1 陽床失效而陰床不失效
　　運行末期，陽床漏鈉量開始增加，陰床硅泄漏保持穩(wěn)定。陽床所漏鈉經(jīng)陰床后形成NaOH，由于OH-導電常數(shù)較大，陽床漏鈉將導致陰床出水導電度的迅速升高，可用電導率變化情況判斷床子失效。
　　根據(jù)水中離子的理論電導率（見表1）^［2］，可推算出相應漏鈉量的除鹽水的理論電導率。漏鈉量與電導率關(guān)系見表 2（忽略陰床漏硅），電導率隨時間的變化趨勢見圖1的曲線1。

　　①電導率值為根據(jù)水中Na^＋，OH^-的理論電導率推算值，與實際值較為吻合。
　?、诋a(chǎn)水行程為在同一運行周期內(nèi)，電導率值維持在一定范圍內(nèi)時床子的產(chǎn)水時間。
　?、?^#，2^#，3^#產(chǎn)水行程所列數(shù)據(jù)的原水含鹽總量分別為 9.5，6.7，7.0 mmol／L；流量分別為220，280，230 t／h時的數(shù)據(jù)。

　　一般，陽床漏鈉量在 30－50 μg／L，即陰床出水電導率在 0.32－0.54 μs／cm時，處運行穩(wěn)定期，隨后電導率開始緩慢上升，達到l－2μS／cm后，電導率迅速上升，可將電導率3－5 μS／cm作為終點控制指標。
　　陰、陽床并聯(lián)制系統(tǒng)中，判斷陽床失效一般采用手工做樣，控制產(chǎn)ρ（Na+）≤ 100μg／L為失效點，從而使陽床10％－20％的交換容量得不到發(fā)揮，而單元制系統(tǒng)陽床通過控制陰床出水電導率作為失效點，可使陽床交換容量得到充分發(fā)揮。
2.2 陽陰床基本同時失效
　　運行末期，陽床漏鈉量增加，陰床出水NaOH含量增加，電導率開始上升，但在電導率上升過程中突然出現(xiàn)小幅下降，此即說明陰床開始漏硅，因為部分NaOH被硅酸中和，生成硅酸鈉，而硅酸根的電導常數(shù)小于氫氧根的電導常數(shù)，造成電導率下降，電導率最大可下降 lμs／cm左右；隨后電導率迅速上升。運行末期，漏硅量與電導率
下降關(guān)系見表3。

　　表3中電導率下降值為根據(jù)水中離子的理論電導率，以運行末期電導率上升后開始下降起為基點電導率，計算得出的理論值，經(jīng)實際做樣分析驗證，基本正確。
　　由表 3可看出：當電導率下降 0.27 μs／cm時，漏硅量就達到失效值。一般，硅泄漏速度很快，30 min內(nèi)硅泄漏值達到失效值。如果分析SiO2，必須 15 min后出結(jié)果，往往所分析的水樣硅含量未到失效值，分析完后的實際硅已超標。為此，可根據(jù)表3，以周期產(chǎn)水量為參考，在排除流量變化影響電導率變化因素外，把電導率下降
0.2－0.3μS／cm作為床子失效點。即使電導率值不高，也應停運。
　　需要說明的是陰床失效初期，電導率值不高，而當電導率達到失效控制點時，陰床已嚴重失效，故此種情況下不能以電導率值作為自動控制失效值，只能手動控制停床。若要達到自動控制的目的，單元制離子交換工藝設(shè)施時陰床交換容量較陽床交換容量大10％左右，保證陽床先失效而陰床未失效。運行末期，電導率隨時間的變化趨勢
見圖1的曲線2。
2.3 陰床失效而陽床未失效
　　運行末期，進人陰床的硅酸開始泄漏，先和陽床漏出的少量鈉（NaOH）反應生成硅酸鈉，使電導率出現(xiàn)小幅下降（歷時幾分鐘至十幾分鐘左右），后由于硅泄漏量迅速增加，且其它陰離子開始泄漏，形成相應的酸，導致電導率迅速上升?？蓪⑦\行末期電導率下降 0.2－0.3 μs／cm作為失效點。運行末期，電導率隨時間的變化趨勢見圖1的曲線3。
說明：
　　曲線1為陽床失效而陰床未失效時曲線，以電導率 5 μs／cm作為失效點；
　　曲線2為陽、陰床基本上同時失效時的曲線，以運行末期電導率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點；
　　曲線3為陰床失效而陽床未失效曲線，以運行末期電導率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點；
　　曲線4為正常運行時出水電導率曲線；
　　＊為失效控制點。

3 采用在線電導率控制單元離子交換器終點的實際效果

　　齊魯石化公司煉油實業(yè)部第三除鹽水站單元制離子交換器設(shè)計使用地下水質(zhì)，使用該水質(zhì)運行時，失效時情況是陽床失效而陰床未失效。以電導率 5 μs／cm作為失效控制點，分析失效時硅的質(zhì)量濃度皆小于20μg/L，改用黃河水做原水后，由于水質(zhì)較差，強酸根陰離子成倍上升，導致陽、陰床基本同時失效或陰床先于陽床失效，繼續(xù)采用電導率5 μs／cm作為失效點時，手工分析產(chǎn)ρ（SiO2）500 μg／L，水質(zhì)嚴重超標。為此我們加強了運行末期硅的分析次數(shù)，但由于硅分析結(jié)果的嚴重滯后性，使得硅含量仍經(jīng)常超標。現(xiàn)在，我們采用運行末期電導率下降0.2－0.3 μs／cm作為失效點，使硅含量都控制在指標之內(nèi)。不僅大大簡化操作，同時也降低了操作人員的勞動強度。

4 經(jīng)濟效果

　　單元制離子交換器采用在線電導率控制僅需在線電導率表1塊，國產(chǎn)表價格在6000元左右，儀表維護量小，質(zhì)量可靠，可以連續(xù)監(jiān)測電導率變化；常規(guī)控制除在線電導率表外，還需在線硅表 1塊，目前多采用進口表，單臺價格在 70 000元左右，測量時每月需消耗1000元左右的化學試劑，因此采用在線電導率控制，經(jīng)濟效益是可觀的。

5 結(jié)語

　　單元制離子交換器終點控制可采用在線電導率進行連續(xù)監(jiān)控，控制失效點。實行計算機自動控制的除鹽水處理，應保證陽床先于陰床失效，否則，在達到電導率控制點時，陰床已嚴重失效。由于樹脂質(zhì)量差別、設(shè)計樹脂層高不恰當或水質(zhì)變化等原因，陰床可能先于陽床失效，此種情況下仍可采用在線電導率表作為監(jiān)測手段，人工連續(xù)監(jiān)視電導率變化，一旦在運行末期出現(xiàn)電導率下降，陰床硅即開始漏過，可將電導率下降0.2－0.3 μs/cm作為失效點。用陰床出水在線電導率值連續(xù)變化情況控制單元制離子交換器的終點，方便、快捷、可靠，且投資少。

參考文獻：
　　[1]施勇均，王蒙聚，肖作善.熱力發(fā)電廠水處理[M].武漢：武漢水利電力大學，1999.
　　[2]馮敏.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：海洋出版社，1996

作者簡介：宋玉梅（1968－），女，山東萊陽縣人，工程師，1990年畢業(yè)于山東工業(yè)大學動力系熱工專業(yè)，學士學位，先后在齊魯石化煉油廠及煉油實業(yè)部動力系統(tǒng)工作，長期從事化學水處理技術(shù)管理工作，電話（0533）7571404。