牛立波
中原大化集團公司供水廠，濮陽　457004

　　摘要：分析了利用雙室雙層浮動床工藝制備一級脫鹽水的過程中，陽樹脂如何從陽浮床進入陰浮床的，從而引起陰床出水水質惡化的原因。簡述了陰浮床出水含鈉離子的原理以及如何判斷陰床樹脂中含有少量陽樹脂的辦法和處理、預防措施。
　　關鍵詞：陰、陽樹脂；水質；Na⁺
　　中圖分類號： TU991.26
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2000)02-0010-02

概述

　　中原大化集團公司供水廠脫鹽水處理裝置有A、B、C三個系列，一級復床(陰床和陽床)均采用雙室雙層浮動床，設計周期制水批量為1680 t，失效的終點以電導控制，采用PLC可調控制器，陰床出水電導至5.0 μs/cm視為失效就自動聯鎖停運。由于系統設計現金，工藝合理，該裝置自1989年投運以來，除因黃河水水質惡化，NaOＨ污染影響外，水質及周期制水批量均能達到設計要求。可是1997年大修后，B系列突然出現異常現象，投運后出水電導持高不下，制水批量減少，原認為是樹脂復蘇后，再生不徹底所致，隨即對樹脂倍量再生后，仍未改變，連續運行幾個周期均是6 h左右即失效，陰床出水電導最低竟達3.0 μs/cm，制水批量為580～670t，導致酸堿耗升高，脫鹽水外送緊張，嚴重影響后系統的高負荷運行。因此，盡快查清該陰床出水水質惡化的原因，已是攻關的課題。

1　陽樹脂進入陰床原因剖析

1.1　供水廠復床制水工藝
　　采用的是陽床上、下室均裝入強酸Ｈ型離子交換樹脂，陰床上、下室分別裝入強堿和弱堿OH型離子交換樹脂，水是先從陽床下進上出，再進入陰床，也是下進上出。水中的陽離子被強Ｈ型離子交換樹脂吸附，樹脂中的H⁺離子被置換到水中，與水中的陰離子生成相應的無機酸，再進入陰床，陰離子被弱堿和強堿OH型樹脂吸附，樹脂中的OH－被置換到水中與H⁺結合成H₂O。
　　　　　ROH＋HCl → RCl＋H₂O
　　由于水中大部分離子被去除，陰床出水水質較好，pH值7.5～8.5，SiO₂＜0.005 mｇ／Ｌ，Na⁺＜0.020 mg/L，電導最低為0.5～0.8 μs/cm，由于失效終點以電導控制，設計陰床出水周期比陽床長約10％～15％，使陽床先漏Na⁺失效電導升高，同時陰床的pH值也升高，除硅能力下降，從而漏硅，使陰、陽床同時停運再生。因此復床從投到失效，水質變化有一定的規律性，可是B系列為何投運會發生電導高的異常現象呢？為弄清這個原因，供水廠對水質進行了分析，結果是：Cl^-、SO₄^2-測不出，HCO₃^-：0.060 mg/L、SiO₂：0.003 mg/L、Na⁺：0.410 mg/L，pH值8.48，從以上數據看，除Na⁺含量高外，其它均正常。由此可見，Na⁺含量高是造成B系列陰床出水水質惡化的原因。
1.2　Na⁺的主要來源
　　從運行工藝判斷原因有四，一是陽床失效Na⁺進入陰床。二是陰床用NaOH再生后，置換正洗不徹底，Na⁺殘留于樹脂中，運行時釋放于水中。三是陰樹脂被有機物污染，在樹脂骨架相引入了COOH型弱酸基團，當用NaOH再生時，形成RCOONa，又在運行中慢慢水解出Na⁺。四是陰床中混有陽樹脂，陰床再生時，陽樹脂為RNa型運行時放出Na⁺。根據操作經驗判斷，陰床內混有陽樹脂的可能性較大。因為運行初期，強酸H型樹脂正處于平衡交換容量的高峰，即使漏Na⁺也很少，在相同工藝條件，A、C系列正常，而B系列連續投運幾個周期陰床出水帶Na⁺于其它因素無關。
1.3　陽樹脂進入陰床的途徑
　　一是陽床水帽壞，制水時被帶入陰床。二是裝填樹脂時錯把部分陽樹脂裝入陰床。三是反洗樹脂后，沒沖洗干凈反洗槽及輸送脂管道或者就沒沖洗，移送陽樹脂時，殘留的陽樹脂混入陰床。四是陽床樹脂輸送閥門內漏或沒關嚴，移陰樹脂時，隨壓力水混入陽樹脂中，根據上述分析，并逐項復查，結果發現是陽床一個樹脂輸送閥門內漏，隔離閥門沒關，導致樹脂進入陰床。?

　　從圖1看出，陰陽床同用一個反洗槽，一條輸送管道，如果陽床樹脂輸送閥門發生內漏或操作失誤(陰樹脂進入陽床影響不大)，就會導致陽樹脂進入陰床。浮動床的特點是，當樹脂運行到一定周期后，需把樹脂移至反洗槽反洗，以除樹脂中的懸浮物及破碎樹脂，以降低運行壓力差，恢復制水批量，所以供水廠利用大修之際，對陰陽樹脂進行體外反洗。由于陽床樹脂輸送閥門內漏，隔離閥未關，移除樹脂時陽樹脂隨壓力水串入陰床。經打開陰床上室檢查，發現有50 mm高的陽樹脂約170 L(移出陰樹脂后量的高度)。

2　陰床中水有Na⁺的原理

　　陽樹脂進入陰床后，當用NaOH再生時，陰樹脂還原為ROH型，陽樹脂為RNa型，運行時，進入陰床的水是pH值為2.5的酸性水，因陽樹脂的量相對陰樹脂很少，大部分水仍然與ROH樹脂交換時，少部分水與RNa交換，即：
　　　　ROH＋HCL　→　RCl＋H₂O
　　　　RNa＋HCL　→　RH＋NaCl
　　產生的NaCｌ再與ＲＯＨ交換
　　　　ROH＋NaCl → RCl＋NaOH
　　由于NaOH導電能力很強，所以陰床出水電導升高。
　　陰、陽樹脂濕真密度不同，使得混在陰樹脂層中的陽樹脂分布很不均勻。陽樹脂濕真密度大，在陰樹脂層的下部多、中部少，上部更少甚至沒有。因有這樣的分布規律，造成出水水質惡化有一定規律性。浮動床制水工藝是，水從下進上出，陽樹脂又混在上室的強堿陰樹脂中，樹脂裝填高度為1545 mm，由于H₂SO4、HCl、HNO₃強酸陽離子被下室的弱堿ROH型樹脂吸附，進入上室的H₂CO₃、H₂SiO₃弱酸陰離子先與ＲNa交換，因此，造成陰床投運初期出水帶Na⁺現象，陽樹脂進入陰床的量越多，水質惡化越嚴重。

3　處理方法和預防措施

3.1　處理方法
　　陽樹脂進入陰床后，常采用分離法，將混雜的樹脂浸泡在飽和食鹽水溶液中，經過一定的時間浸泡，利用陰陽樹脂的相對密度不同，陰樹脂密度小，浮在上面，陽樹脂密度大，沉于下部，從而使陰、陽樹脂分離。但因供水廠陰樹脂已運行多年，又加上混入陽樹脂較多，為了安全，決定更換陰樹脂。經過處理更換陰樹脂后，制水批量第一周期為100 t，以后周期制水量均為1600 t左右，出水各項指標均恢復正常。
3.2　預防措施
　　一是對壞的閥門更換，并在閥門后加盲板。二是由于陰、陽床合用一個反洗槽，一條輸送管道，所以要求不論移哪種樹脂，必須把反沖洗槽和管道沖洗干凈，杜絕殘留陽樹脂。三是更換樹脂時，必須陰陽樹脂分開存放，裝填時專人把關。四是每次大修時都要認真檢查水帽，特別是是陽床，發現壞的水帽及時更換，避免運行時陽樹脂進入陰床。

4　結束語

　　高純水制備過程中，一級復床起主要作用，陽床又在陰床之前，陽樹脂有可能進入陰床，故當陰床出水水質異常時，可做如下判斷：
　　① 在正常情況下，進水水質沒變化，陰床運行初期出水帶Na⁺、電導偏高，SiO₂正常情況下，可判斷是陰床上室有陽樹脂。
　　② 在相同工藝條件下，陰床出水水質惡化逐漸加劇，Na⁺、堿度、電導逐漸升高，在確認陽床沒失效的情況下，可判定陰床下室混有陽樹脂。
　　③ 確認陰樹脂未被有機物污染，在同一個周期，其它系列運行正常，當其中一個陰床出水帶Na⁺，且越接近失效越嚴重，可判定陰床內混有陽樹脂。

作者簡介：
　　牛立波(1969－)，男