离子交换树脂的再生

离子交换树脂的再生一、常规的再生处理离子交换树脂使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去，使之恢复原来的组成和性能。在实际运用中，为降低再生费用，要适当控制再生剂用量，使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平，通常控制性能恢复程度为70～80%。如果要达到更高的再生水平，则再生剂量要大量增加，再生剂的利用率则下降。树脂的再生应当根据树脂的种类、特性，以及运行的经济性，选择适当的再生药剂和工作条件。树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。强酸性和强碱性树脂的再生比较困难，需用再生剂量比理论值高相当多;而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生，所用再生剂量只需稍多于理论值。此外，大孔型和交联度低的树脂较易再生，而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用，并适当地选择价格较低的酸、碱或盐。例如：钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl溶液再生，用药量为其交换容量的2倍(用NaCl量为117g/l树脂);氢型强酸性树脂用强酸再生，用硫酸时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。为此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。氯型强碱性树脂，主要以NaCl溶液来再生，但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl+0.2%NaOH的碱盐液再生，常规用量为每升树脂用150～200gNaCl，及3～4gNaOH。OH型强碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。按化学反应平衡原理，提高化学反应某一方物质的浓度，可促进反应向另一方进行，故提高再生液浓度可加速再生反应，并达到较高的再生水平。为加速再生化学反应，通常先将再生液加热至70～80℃。它通过树脂的流速一般为1～2BV/h。也可采用先快后慢的方法，以充分发挥再生剂的效能。再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约4BV)，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液无色、无混浊为止。一些树脂在再生和反洗之后，要调校pH值。因为再生液常含有碱，树脂再生后即使经水洗，也常带碱性。而一些脱色树脂(特别是弱碱性树脂)宜在微酸性下工作。此时可通入稀盐酸，使树脂pH值下降至6左右，再用水正洗，反洗各一次。树脂在使用较长时间后，由于它所吸附的一部分杂质(特别是大分子有机胶体物质)不易被常规的再生处理所洗脱，逐渐积累而将树脂污染，使树脂效能降低。此时要用特殊的方法处理。例如：阳离子树脂受含氮的两性化合物污染，可用4%NaOH溶液处理，将它溶解而排掉;阴离子树脂受有机物污染，可提高碱盐溶液中的NaOH浓度至0.5～1.0%，以溶解有机物。二、特殊的再生处理污染较严重的树脂，可用酸或碱性食盐溶液反复处理，如先用10%NaCl+1%NaOH碱盐溶液溶解有机物，再用4%HCl或分别用10%NaOH及1%HCl溶解无机物，随后再用10%NaCl+1%NaOH处理，在约70℃下进行。如果上述处理的效果未达要求，可用氧化法处理。即用水洗涤树脂后，通入浓度为0.5%的次氯酸钠溶液，控制流速2～4BV/h，通过量10～20BV，随即用水洗涤，再用盐水处理。应当注意，氧化处理可能将树脂结构中的大分子的连接键氧化，造成树脂的降解，膨胀度增大，容易碎裂，故不宜常用。通常使用50周期后才进行一次氧化处理。由于氯型树脂有较强的耐氧化性，故树脂在氧化处理前应用盐水处理，变为氯型，这还可避免处理过程中的pH值变化，并使氧化作用比较稳定。三、再生废液的处置糖厂用树脂脱色，树脂再生的废液含有大量的色素和有机物，颜色很深。用原糖生产精糖时，每100吨糖的再生废液量约为6～9m3。要经过处理才能排放(或循环)，这也是一个难题。Bento详细研究了用化学方法处理再生液，使色素和其他有机物沉淀，除去杂质后再循环使用，减少排放，并充分利用其中的氯化钠。由于再生液中色素的浓度比糖汁中高10倍以上，液体数量较小，没有糖液的粘性，并能容许强烈的条件如强碱性和高温等而无需顾虑糖的分解，用化学处理比较方便。再生液加入5～10%容积的石灰乳(浓度为含CaO100g/l)，加热到60℃并轻微搅拌，大量的有色物沉淀析出。再加入碳酸钠或二氧化碳、磷酸钠或磷酸并保持碱性，都可使较多的有色物沉淀。处理后的液体添加少量食盐可返回作树脂的初级再生液，其后再用新的盐水再生。对废液的处理还研究过多种方法：用颗粒活性炭吸附，用次氯酸钠、次氯酸钙、氯气或臭氧将它氧化，用超过滤或反渗透法分离它的有机物，或用粉状树脂吸附等。最近Guimaraes等研究用微生物将它的有色物降解，取得较好效果