离子交换树脂的常见问题及其避免方法

     当用于合适的应用时，离子交换树脂可用于许多工业水处理和分离需求。 在这些情况下，该技术可以以相对较低的成本和能源需求实现高效。 如果对其进行适当的维护，树脂床可以在需要更换之前可持续使用数年，并且对于工艺流中高度选择性的去除需求，离子交换树脂可以证明是理想的。

尽管在适当的分离过程中使用离子交换树脂有许多好处，但仍可能会遇到棘手的问题。 在本文中，我们通常讨论一些“离子交换树脂的常见问题以及如何避免这些问题”的清单， 以确保您的工厂可以领先一步并保持最高的生产率。

树脂结垢

当您的离子交换处理系统开始需要更多的冲洗，对温度和流速的变化变得更加敏感，或者废水质量和运行能力下降的速度快于预期速度时，可能是造成树脂污染的原因。

随着时间的流逝，很自然会损失一定百分比的操作能力（取决于树脂的类型和应用，差异很大），但是如果怀疑结垢，可能有多种原因。

一些最常见的树脂污垢包括：

悬浮固体，例如二氧化硅，铁和锰，它们可以是颗粒或胶体

油脂

细菌和藻类

有机物质

树脂结垢后，清洗它们可能会很困难且有风险，因为这些过程中使用的某些化学试剂和方法会使树脂降解，从而使它们无法使用。 通常，苛性碱用于从阴离子树脂中去除污垢，而酸或强还原剂用于从阳离子树脂中去除污垢。 类似地，表面活性剂通常用于从污垢的树脂中清除油，尽管在选择本身不会污染树脂的表面活性剂时必须格外小心，有时用空气冲刷进行积极的反冲洗很有帮助。

有机污垢非常普遍，并且可能难以纠正，尽管在高温下在阴离子树脂上使用盐水挤压可能是有效的。 防止有机结垢的策略包括预氯化和澄清，活性炭过滤，对弱碱和强碱树脂进行多步离子交换处理以及使用特种离子交换树脂。

通常，避免树脂结垢的最佳方法是确保在离子交换系统的日常运行中使用适当的清洁，存储和再生措施 ，以确保在污垢成为问题之前进行适当的预处理，以除去污垢。确保没有问题的污垢随着时间的推移而积累。

这些步骤会因所用树脂的类型以及给水的纯度等的不同而有很大差异，因此请务必咨询水处理专家，以学习适当的步骤来适当地维护树脂 。

氧化作用

当氧化剂（例如氯，二氧化氯，氯胺和臭氧）在某些条件下与阳离子和阴离子树脂接触时，会损坏树脂，从而导致容量损失和性能下降 。 当存在于进料流中时， 氧化剂会降解离子交换树脂聚合物，使它们随时间变形并压缩 。 这种压实阻碍了液体流过树脂床，这可能会损害离子交换装置的整体效率，并由于在树脂床中形成通道而导致出水水质不一致。

尽管无法逆转对离子交换树脂的氧化损伤，但可以通过各种预处理措施来防止氧化损伤。 常见的氧化降解预防措施包括应用活性炭过滤，紫外线照射或通过使用还原剂进行化学预处理。

通常，树脂制造商会针对某些树脂在特定环境中的最佳使用情况制定具体准则。 某些树脂可以在一定水平下抵抗这些退化性化学物质（例如，较高浓度的氯中较高的交联阳离子树脂），但一般而言，最好向水处理专家和树脂制造商咨询有关最高温度和氧化剂的信息。由于某些化学药品和树脂的组合会导致潜在的有害副产物 ，例如氨气或氮气。

热树脂降解

极高或极低的温度会永久损害离子交换树脂的有效性。 随着时间的流逝，热降解会改变树脂的分子结构，从而使其不再能够与离子交换反应关键的离子官能团结合，从而导致操作性能下降和产品寿命缩短。

离子交换树脂的容量与温度成反比，因此重要的是要考虑推荐的工作温度和其他工艺条件，以最大程度地减少随时间的热降解 。 一般而言，阳离子树脂比阴离子树脂对热降解的抵抗力更高，尽管两者通常都可以承受短暂的高温加热，以偶尔进行灭菌或其他目的。 虽然长时间暴露在极端温度下通常意味着离子交换树脂的使用寿命较短，但在某些情况下，更频繁地更换树脂的成本可能仍不超过温度控制所需的能源和设备成本。

再生不足

如果不正确地管理再生溶液，可能会导致离子交换系统功能欠佳。 有时，即使使用相同的程序实施再生方法，其结果也会有所不同。 树脂再生是一个复杂的计算，其结果通常取决于整体树脂状况，再生过程水质，再生剂化学浓度，流速，温度和接触时间，仅举几例。 阳离子和阴离子树脂均可因不适当的再生而结垢。 例如，以太高浓度的硫酸再生会在树脂上引起硫酸钙结垢。 对于某些阴离子树脂，二氧化硅会以不适当的苛性碱浓度沉淀出来。

在所有可能的情况下， 遵循树脂制造商关于再生剂浓度，施加时间和流量控制的准则可以帮助防止问题 ，因此建议这样做。

引导

当液体不均匀地通过树脂时 ，会形成通道，从而形成雕刻路径，从而导致树脂不均匀地排出，并且未经处理的溶液会渗入废水流。 不正确的流速，分配器机构的故障，反冲洗不充分以及溶解的固体或损坏的树脂珠粒会造成堵塞，这是造成通道的原因。

树脂损失或迁移

当树脂珠粒从离子交换柱流出或从一个容器流向另一个容器时，会发生树脂损失。 造成树脂流失的原因多种多样，包括过度的反冲洗和排水沟筛分或其他树脂保留设备的机械故障。 由于暴露于高温，氯气和/或渗透冲击下，树脂珠粒破碎也可能导致树脂损失，从而使树脂颗粒甚至可以通过完整的保留筛网。 树脂的损失和迁移会降低整个系统的容量和效率。 例如，在脱盐系统中 ，阳离子树脂向阴离子单元中的迁移会导致钠泄漏和过多的冲洗时间。