1、郭新茹 國產離子交換樹脂的分類國產離子交換樹脂命名法則及型號 離子交換樹脂品種很多，因其原料、制法和用途不同，分類方法各異。主要分類方法下：1.按功能基類別分： a. 強酸性陽離子交換樹脂，其功能基為：磺酸基R-SO3H b. 弱酸性陽離子交換樹脂，其功能基為：羧酸基R-COOH， 磷酸基R-CHPO(OH)2 c. 強堿性陰離子交換樹脂，有兩種功能基： 型強堿基團 R-CH2(CH3)3OH (季胺基) 型強堿基團 R-CH2N(CH3)2(C2H4OH)OH(季胺基)； d. 弱堿性陰離子交換樹脂，其功能基有： 伯胺基 R-CH2NH2 仲胺基 R-CH2NHCH3 叔胺基 R-CH2(C

2、H3)2.按結構類型分： a. 凝膠型：包括均孔樹脂及多次聚合的樹脂； b. 大孔型 這兩種樹脂的差別在于前者無物理孔，后者有物理孔。3.按聚合物單體分： a.苯乙稀系：此系是以苯乙稀作為主要原料的各種樹脂； b.丙稀酸系：此系是以丙稀酸衍生物作為主要原料的各種樹脂； c.酚醛系：此系是以苯酚和醛作為主要原料的各種樹脂； d.環氧系：此系是以環氧氯丙烷和各種胺為主要原料的各種樹脂； e.乙烯吡啶系：此系是以乙烯吡啶作為主要原料的各種樹脂。 4.按用途分： a.工業級 指供一般工業用的樹脂； b.食品級 指供食品工業用的樹脂，這種樹脂要經過特殊處理以防止污染食品； c.分析級 指供化學分析用的樹

3、脂，這種樹脂要經過某種處理，使雜質含量符合分析要求； d.核等級 指供核工業用的樹脂，這種樹脂要經過某種處理，以提高樹脂耐輻射性并降所不應有的雜質； e.層床專用 指用于雙層床、三層床、混床、浮床的樹脂，其密度和粒度均有特殊要求。 1983年我國頒布了離子交換樹脂分類、命名及型號GB1631-83國家標準，該標準的命名原則為： 離子交換樹脂的全名稱由分類、骨架(或基團)名稱、基本名稱排列組成。 離子交換樹脂的型態分凝膠型和大孔型兩種。凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂，在全名稱前加“大孔”兩個字。 基本名稱：離子交換樹脂，分類屬酸性的，應在基本名稱加“陽”字；分類屬堿性的，應在基本名稱加“陰”字；

4、 根據以上原則來稱謂水處理常用的四種離子交換樹脂的全名稱為：強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂，強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。 為了區別同一類離子交換樹脂中的不同品種，在全名稱前必須有型號。這種型號主要以三位阿拉伯數字組成，左第一位數字代表產品的分類，第二位數字代表骨架的差異(代號見表1.1 和表1.2)，第三位數字為順序號，用以區別基團、交聯劑等的差異。表1.1 分類代號(左第一位數字) 表1.2 骨架代號(左第二位數字) 大孔樹脂在型號前加“D”表示； 凝膠型離子交換樹脂的交聯度可在型號后用“”號聯接阿拉伯數字表示。如遇到二次聚合或交聯

5、度不清楚時，可采用近似值表示或不予表示。 型號圖解： * * * * D * * * 交聯度數值 連接符號 順序號 順序號 骨架代號 骨架代號 分類代號 分類代號 大孔型代號 對于專用樹脂，可在樹脂型號后加設備要求的符號，在水處理中浮床、層床、混床等專用樹脂在其型號后分別加有FC、SC、MB符號，見表1.3。表1.3 樹脂專用符號第二節 離子交換樹脂的有關性能 離子交換樹脂的物理性能 離子交換樹脂的化學性能 離子交換樹脂的質量標準 離子交換樹脂工藝性能 使用離子交換樹脂應注意的事項離子交換樹脂的物理性能 外觀 ：離子交換樹脂的外觀包括：顆粒的形狀、顏色、完整性以及樹脂中的異樣顆粒和雜質等水溶性

6、浸出物 浸出物的性質一般表現如下：浸出物的性質一般表現如下：（1 1）陰離子交換樹脂的浸出物呈陽離子性質，）陰離子交換樹脂的浸出物呈陽離子性質，其中主要有胺類。其中主要有胺類。（2 2）強酸性陽離子交換樹脂的浸出物為低分子）強酸性陽離子交換樹脂的浸出物為低分子磺酸鹽，這已為色譜法測定（浸出物的氧化磺酸鹽，這已為色譜法測定（浸出物的氧化物是硫酸根）所證明。低分子硫酸鹽可溶于物是硫酸根）所證明。低分子硫酸鹽可溶于水中，不斷從陽樹脂中釋放出來，它會污染水中，不斷從陽樹脂中釋放出來，它會污染陰樹脂，因此必須控制浸出物的含量。陰樹脂，因此必須控制浸出物的含量。含 水 量密 度 離子交換樹脂的密度分為濕真

7、密度、濕視密度和裝載密度。 濕真密度：是指單位真體積濕態離子交換樹脂的質量（單位g/ml）。濕視密度是指單位視體積濕態離子交換樹脂的質量（單位g/ml）。裝載密度是指容器中樹脂顆粒經水力反洗自然沉降后單位樹脂體積濕態離子交換樹脂的質量（單位g/ml）。 濕態離子交換樹脂：是指吸收了平衡水量并除去外部游離水分后的樹脂。粒度和粒度分布機 械 性 能 離子交換樹脂的機械性能（即保持顆粒的完整性），是十分重要的性能。在使用中，如果樹脂顆粒不能保持其完整性，發生破裂或破碎，會給使用帶來困難。主要表現為：破碎樹脂在反洗時排出、細末漏過通流部分進入后續設備，結果導致樹脂層高下降、交換容量降低、水流阻力增加、

8、污染后續設備中的樹脂、系統出水水質下降、進入高溫系統污染水汽品質等。所以應對樹脂的機械性能或物理強度有一定要求。17不可逆膨脹轉型膨脹耐熱性與抗氧化性離子交換樹脂的化學性能 交換容量 陽離子交換樹脂交換容量 陰離子交換樹脂交換容量 離子交換的選擇性交 換 容 量 質量全交換容量陽離子交換樹脂交換容量 常用強酸陽樹脂交換容量測定包括常用強酸陽樹脂交換容量測定包括測定全交換容量及基團交換容量，測定全交換容量及基團交換容量，而常用弱酸樹脂只測定全交換容量而常用弱酸樹脂只測定全交換容量即是弱酸基團容量。即是弱酸基團容量。陰離子交換樹脂交換容量 陰離子交換樹脂交換容量測定包括對強堿性和弱堿性陰離子交換樹

9、脂交換容量測定包括對強堿性和弱堿性兩種陰樹脂的全交換容量、強堿基團及弱堿基團容量兩種陰樹脂的全交換容量、強堿基團及弱堿基團容量的測定。的測定。25 我國離子交換樹脂的質量標準： 國家標準 電力行業標準 化工行業標準 中石化行業標準 企業標準離子交換樹脂工藝性能 工作交換容量工作交換容量 工作交換容量是指在一定條件下，一個交換周期中單工作交換容量是指在一定條件下，一個交換周期中單位體積樹脂實現的離子交換量，即從再生型離子交換位體積樹脂實現的離子交換量，即從再生型離子交換基團變為失效型基團的量。它可以用下式計算：基團變為失效型基團的量。它可以用下式計算：q q工工= q v (R= q v (R初

10、初R R殘殘) ) 式中：式中：q q工工樹脂工作交換容量，樹脂工作交換容量，mmol/Lmmol/L；qvqv樹脂體積全交換容量，樹脂體積全交換容量，mmol/Lmmol/L；R R初初整個樹脂層平均初始再生度；整個樹脂層平均初始再生度；R R殘殘整個樹脂層平均殘余再生度。整個樹脂層平均殘余再生度。影響工作交換容量的因素 影響影響R R初的因素初的因素 R R初初- -整個樹脂層平均初始再生度它包括水源的成分、雜質濃度、溫度、流速及對出水水它包括水源的成分、雜質濃度、溫度、流速及對出水水質要求、樹脂層高度、運行方式、設備結構的合理性質要求、樹脂層高度、運行方式、設備結構的合理性等。等。 影響

11、影響R R殘的因素殘的因素 水中離子總量水中離子總量 、組成、組成 、運行流速、運行流速 、運行水溫、運行水溫 、 樹脂層高度樹脂層高度 ：樹脂層高度越大，工作交換容量就越：樹脂層高度越大，工作交換容量就越大。大。 樹脂的性質樹脂的性質 ：除了樹脂層高度以外，上述的每一項：除了樹脂層高度以外，上述的每一項都和樹脂本身的性質有關，它包括樹脂的體積全交換都和樹脂本身的性質有關，它包括樹脂的體積全交換容量、選擇性系數和動力學性質（這些均已在前面作容量、選擇性系數和動力學性質（這些均已在前面作過介紹）過介紹） 再生劑耗、比耗樹脂失效后，用相應的鹽、酸或堿再生以恢復其工作能力。一般用再生劑耗（通常分別稱

12、為鹽耗、酸耗或堿耗）、比耗來衡量樹脂再生能力。耗用再生劑量(M)為：M = cVd(2-8) 式中：d再生劑溶液密度，kg/m3。29再生劑耗的公式為：R=M/(QI VR) (2-9)式中：R再生劑耗，g/mol； M周期再生劑用量，g； Q工工作交換容量，mol/m3 VR樹脂體積，m3。比耗的計算公式為：Ro = R/Mo (2-10)式中：Ro比耗，mol/ mol （或無量綱）； R再生劑耗，g/mol； Mo再生劑摩爾質量數，g/mol。 自用水率計算公式如下：自用水率計算公式如下： R RW W=(W=(W1 1+W+W2 2+W+W3 3+W+W4 4)/Q)/QT T* *

13、100%100% 式中：式中：RWRW樹脂自用水率，樹脂自用水率，% %；W W1 1配制再生液用水量，配制再生液用水量，m m3 3；W W2 2置換用水量，置換用水量，m m3 3；W W3 3清洗用水量，清洗用水量，m m3 3；W W4 4反洗用水量，反洗用水量，m m3 3；Q QT T周期制水量，周期制水量，m m3 3。 長期停用，必須考慮有適當的保護措施防止樹脂失水和受凍，還要防止樹脂發霉和細菌繁殖 定期檢查離子交換樹脂，可以了解設備工作性能下降的趨勢和制水量減少、出水質量變差的原因，還可以預測樹脂的壽命，確定樹脂是否需要復蘇的方法 離子交換樹脂的分離 根據不同樹脂可以采用各種

14、濃度的酸、堿或鹽溶液作為浮選介質，使分離后的樹脂易于再生，特別要指出，被鐵嚴重污染的強堿陰樹脂也可能沉于飽和氯化鈉溶液的底部，此時應先用濃鹽酸（加溫）處理后再用飽和鹽水使之與陽樹脂分離。 動態連續分離效果比靜態分離效果好得多離子交換設備運行中出現的問題離子交換設備運行中出現的問題一般表現為：設備出力降低，出水質量惡化或運行經濟指標下降。 設備出現上述問題后，首先應檢查水質的測定方法和結果是否正確，以及運行、再生操作中是否發生異常現象，以確定這種現象是偶然發生還是穩定的出現。偶然的失誤，其現象時隱時現，沒有明顯的規律，需要再細致進行觀察才能查出原因。本文主要針對穩定出現的問題進行分析，并提出判斷

15、方法。 離子交換器投入運行，13月內應進行啟動調整試驗，6個月內應進行運行調整試驗，以確定正常運行工況下的出水質量、設備出力、水流阻力、再生劑耗量、自用水率以及再生條件，作為設備檢查的依據。明顯偏離上述指標并經常出現時，可以認為該設備發生了故障。 出水質量是衡量化學除鹽設備運行工況的主要指標。出水質量惡化是指運行周期中間，除鹽水的電導率和SiO2含量明顯高于調試結果，不論其水質指標是否合格，都可認為是發生了出水水質惡化現象。 當除鹽水的電導率和SiO2含量明顯增高時，為確定發生問題的原因，需要測定除鹽水的pH值，根據測定結果，按圖2-1查找發生問題的意義。 出水水質出水水質電導率不合格電導率不

16、合格陰床故障陰床故障出水出水pH9再生無效再生無效再生無效再生無效恢復再生恢復再生恢復再生恢復再生電導率合格電導率合格SiO2不合格不合格陽床故障陽床故障出水出水pH4堿液加溫不夠堿液加溫不夠堿液質量惡化堿液質量惡化陰床再生系統故障陰床再生系統故障陰床設備故障陰床設備故障漏入除鹽水系統漏入除鹽水系統酸再生液或除碳器水酸再生液或除碳器水 陰床再生劑量不足陰床再生劑量不足陰床再生操作不當陰床再生操作不當陰床樹脂性能劣化陰床樹脂性能劣化陽床再生劑量不足陽床再生劑量不足陽床再生操作不當陽床再生操作不當陽床樹脂性能劣化陽床樹脂性能劣化陽床樹脂流失陽床樹脂流失陽床再生系統故障陽床再生系統故障陽床設備故障陽

17、床設備故障堿再生液漏入除鹽水系統堿再生液漏入除鹽水系統陰床樹脂流失陰床樹脂流失陰床再生系統故障陰床再生系統故障陰床設備故障陰床設備故障圖圖2-1 除鹽設備出水質量故障判斷除鹽設備出水質量故障判斷 除鹽設備出力的降低可以分別表現為周期交換離子量的降低和單位時間制水量的降低。周期制水量的增減與原水中離子含量有直接關系，當使用原水水質多變的地表水或多個水源時，尤其應注意原水水質對周期制水量的影響。單位時間制水量的降低一般是離子交換設備水流阻力過大的結果，應及時檢查交換器內部的進、出水的布水裝置和樹脂層是否發生偏斜或污堵，并及時予以消除。 當除鹽設備發生故障時，首先表現為周期制水量的降低，然后才是出水

18、水質的惡化。串聯方式除鹽系統可以根據失效使除鹽水的指標確定交換量降低的交換器。失效時，出水SiO2含量增加，電導率變化不大者為陰床失效；電導率增加，SiO2含量變化不大者為陽床失效。并聯式除鹽系統（母管式）應根據每臺設備的周期制水量與原水水質計算設備的周期交換量，發現周期交換量明顯降低，可以認為該設備發生了故障。 發現陽床（或陰床）出力降低時，可按照圖2-2除鹽設備出力降低故障判斷、查找可能的原因。陽床周期交換量降低陽床周期交換量降低 提高再生劑用量提高再生劑用量陰床周期交換量降低陰床周期交換量降低 提高再生劑用量提高再生劑用量無明顯效果無明顯效果恢復正?；謴驼渲魇渲魇ш柎苍O備故障陽

19、床設備故障樹脂性能劣化樹脂性能劣化需要調整再生工況需要調整再生工況再生劑質量差再生劑質量差再生系統故障再生系統故障再生操作故障再生操作故障無明顯效果無明顯效果恢復正常恢復正常需要調整再生工況需要調整再生工況再生劑質量差再生劑質量差再生系統故障再生系統故障再生操作故障再生操作故障除碳器效率低除碳器效率低樹脂流失樹脂流失樹脂性能劣化樹脂性能劣化陰床設備故障陰床設備故障圖圖2-2 除鹽設備出力降低故障的判斷除鹽設備出力降低故障的判斷 運行經濟指標的降低主要是再生劑的比耗明顯超過正常再生比耗。 造成離子交換器再生劑比耗高的主要原因有：a. 樹脂性能劣化；b. 再生劑質量差；c. 樹脂流失；d. 交換器

20、內再生液分配裝置損壞；e. 再生操作不當；f. 原水水質明顯變化。39 離子交換樹脂的破損 離子交換樹脂的鐵污染 樹脂的氧化和降解 造成樹脂破損的原因，有制造質量問題，也有運行問題。有的樹脂出廠時機械強度比較差，因而使用時嚴重破損。所以，如何從制造上進一步提高樹脂的機械強度是一個問題。屬于運行方面的問題如下：1. 樹脂保存不當 出廠的樹脂含有較高的水分。如果在0以下儲存時，樹脂中的水會結成冰，使樹脂體積增大，造成樹脂崩裂。某廠樹脂儲存于室外，由于凍結而使樹脂崩裂。在顯微鏡下觀察，絕大多數樹脂均為裂球，使用后破碎嚴重。 某廠設備運行不正常又漏水，使樹脂忽干忽濕。由于干濕變化，引起樹脂顆粒體積收縮

21、、膨脹，從而使樹脂機械強度顯著降低，破碎嚴重，造成樹脂層阻力增大，影響力設備出力。 某廠樹脂在室外保存五年，使強堿陰樹脂的中性鹽分解容量從1100克當量/米3降低到640克當量/米3。再如某廠設備中的樹脂，卸出后在露天放置了半年。使用時出水質量比過去下降，陰床出口硅酸根從10微克/升20微克/升增加值50微克/升70微克/升。2. 運行流速過高： 在使用凝膠型樹脂時，過高的運行流速會加速樹脂的破損。如某廠混床運行流速120米/時左右，樹脂破損嚴重。一年內樹脂大多呈粉末。由于樹脂破碎，混床進出口壓差高達6公斤/厘米2，以致造成中排裝置損壞。3. 排水裝置存在缺陷： 由于排水裝置缺陷，造成樹脂大量

22、流失。這樣的事例，在不少廠均發生過。排水裝置存在的缺陷，包括排水帽損壞；兩塊多孔板之間密封不言；濾網被焊渣燒破等。4. 反洗操作不當： 反洗操作不當，會造成樹脂的流失。如某廠交換器樹脂層高為1.5米，在運行中發現周期治水量不斷降低，開始懷疑樹脂被污染了。后打開交換器人孔檢查，發現交換器中樹脂層高僅剩0.5米。經檢查，確認樹脂是反洗時流失了。 5. 由于氧化而引起樹脂的破壞情況： 某廠陽床樹脂氧化嚴重，造成運行進出壓差增大，取樣分析結果見表3.1。表 3.1陽床中不同高度樹脂的破碎率 注：新樹脂破碎率0.5%。 一般的說，造成樹脂微孔堵塞的物質有：原水中的懸浮物和微生物。這類污物主要附著在樹脂表

23、面，可采用延長反洗時間或利用空氣進行輔助清洗的方法除去。造成樹脂微孔堵塞的另一類物質為與再生劑形成細的物質。對于陽樹脂，當用鹽酸再生時，銀、鉛等化合物會積聚于樹脂顆粒內部；再用硫酸再生時，鈣、鎂等化合物會積聚于樹脂顆粒內部，造成樹脂微孔的堵塞，引起交換容量的降低和出水質量的惡化。 在實際運行中，遇到最多的問題，是鐵和硅的污染。 1. 鐵的污染： 陰陽樹脂在使用中均發生過鐵污染的情況。被鐵污染的樹脂，外觀顏色變深，嚴重者甚至可變為黑色。某廠曾進行過以下試驗：將運行中的陰陽樹脂用水沖洗，除去表面污物后，取樹脂各50毫升，浸泡在10%、15%、25%的鹽酸中。24小時后，測定溶液中的鐵含量（反復處理

24、三次）。測定結果見表3.2。 表3.2 樹脂酸洗液中的鐵含量 45 如果每100g樹脂中含有（150）mg鐵，就認為樹脂被鐵污染了。 從表3.2可看出，陰樹脂吸著的鐵比陽樹脂大許多倍，這是因為陽樹脂在每次用酸再生后，能除去一部分鐵的緣故。 某廠把新舊樹脂在800下灼燒，將灼燒殘渣進行x-射線衍射分析，測得新樹脂中殘渣的主要成分為ZnO（來源于樹脂制備時氯化甲基化的催化劑ZnCl2）。舊樹脂中，除ZnO外，大部分是Fe2O3。經定量測定，舊樹脂中鐵含量為0.34%。 某廠被鐵污染的樹脂，用15% HCl 浸泡24小時后，樹脂交換容量基本上恢復到原來的水平。處理效果如表3.3所示。表3.3 鹽酸處

25、理前后樹脂交換容量的變化 毫克當量/克(干) 2. 硅的污染： 有的廠發現，在陰樹脂污染物中有較多的SiO2。從測定樹脂灰化物中的二氧化硅含量，換算為占干樹脂重量1.08%（而新樹脂測不出）。 1. 強酸陽樹脂的氧化： 自來水中的活性氯時造成強酸陽樹脂氧化的主要原因。陽樹脂氧化后，外觀表面為顏色變淡，透明度增加，樹脂體積增大（為不可逆膨脹）并破碎，造成樹脂層阻力增大，體積交換容量降低（但樹脂的質量交換容量不大），出水純度和pH降低。 強酸陽樹脂因氧化斷鏈而進入水中的物質（可溶性磺酸低聚物），還可污染其后的強堿陰樹脂。 現舉二例，說明如下： 例一：某化學除鹽設備的水源為自來水，水中活性氯含量為0

26、.51.0毫克/升，運行一年后，發現陽離子交換器運行工況日趨惡化，表現為： 周期制水量迅速降低，由1500噸降至1000噸； 酸耗（硫酸再生）由110克/克當量逐漸上升至150克/克當量； 交換器運行壓差增大。由于問題在一段時間內未得到解決，致使每年損失樹脂67噸，多耗硫酸400500噸，兩項合計約增加運行費用10萬元。 為了查明原因，進行了以下試驗： 從陽離子交換其中不同高度取樣，測定體積交換容量，結果列于表3.4。表3.4 陽床中不同高度樹脂的體積交換容量 注：新樹脂交換容量為1.8毫克當量/毫升。 從表3.4所列結果可看出，樹脂體積交換容量的下降，從樹脂的表層看時，隨樹脂深度的增加，體積

27、交換容量的降低趨緩，符合正流運行樹脂從上而下逐漸被活性氯氧化的順序。 此外，還對陽床一個運行周期中進出水中活性氯含量的變化進行了測定。從試驗中可看出，在陽床運行的一個周期中，出水較進水活性氯降低100%80%。也就是說，進水中活性氯全部消耗在氧化陽樹脂上，因而造成了陽樹脂的損壞。 例二： 國內某除鹽設備使用自來水，水中活性氯含量有時高達0.5毫克/升，造成強酸陽樹脂氧化。用甲基綠的方法測定出在陽床出水中含有磺酸低聚物，說明強酸性陽樹脂發生了斷鏈。 國外的數據也說明：當原水活性氯含量為0.60.7毫克/升時，幾個月內強酸陽樹脂即有明顯的氧化。因此要求進入化學除鹽裝置的水中，活性氯的含量應小于0.

28、1毫克/升。2. 強堿陰樹脂的降解 運行中，發現型強堿陰樹脂較普遍存在交換基團的降解問題。某廠測定結果列于表3.5表3.5 型強堿陰樹脂交換容量降低情況 單位：mmol/g(干) 從表3.5可看出，型強堿陰樹脂使用一年后，全交換容量下降了約22%，其中強堿基團下降了66%，并有47%轉化為弱堿基團容量。 由于交換基團的降解而引起含水量降低的情況見表3.6。表3.6 使用中因樹脂含水量降低情況（氫氧型型強堿樹脂） 凝膠型強堿陰樹脂的有機物污染是化學除鹽系統遇到的較普遍的問題之一。如某電廠，其原水為江水（受化工廠排水污染），經凝聚處理后，除鹽設備進水的耗氧量為1.96.4毫克/升O2。運行初期，強

29、堿陰床的周期制水量為25003000米3，一年半后降低到12002000米3，降低約30%。 再如某廠，原水為河水，其耗氧量一般為56毫克/升O2，經石灰、凝聚后降至23毫克/升O2，除鹽設備運行后發現樹脂顏色逐漸變深，出水SiO2提前漏過，強堿陰床周期至數量不斷降低。為此，被迫對強堿陰樹脂進行多次復蘇處理。 再如某廠，原水為自來水，其耗氧量在3毫克/升O2左右。運行后發現2017強堿陰樹脂色澤變深，運行9個月交換容量降低約20%；運行一年多，樹脂呈炭黑色，再生度僅為8%。為此被迫更換新樹脂。 上述幾例可以充分說明，強堿陰樹脂的有機物污染問題，是化學除鹽系統中一個十分重要的問題。強堿陰樹脂有機

30、物污染后的特征如下：1.強堿陰樹脂被有機物污染后樹脂顏色變深；2.樹脂交換容量明顯降低；3.陰床出水水質惡化； 4.清洗水來能夠增加，清洗時間增長。 所謂離子交換樹脂的使用壽命包括兩個內容：安全壽命和經濟壽命。 安全壽命：既當離子交換樹脂性能劣化到一定程度時，繼續使用會對水處理系統的安全造成危害，該樹脂必須報廢。 經濟壽命：既當離子交換樹脂性能劣化到還沒有報廢的程度，但經濟分析的結果顯示繼續使用該樹脂己經不經濟時，該樹脂就應更換。 1. 0017強酸性陽離子交樹脂使用的安全壽命指標 在含水率和工作交換容量下降率的關系的研究中己經得出，當0017強酸性陽離子交樹脂的含水量劣化到60%時，樹脂己接

31、近安全臨界，可作報廢處理，這時工作交換容量下降率約為0.25。將工作交換容量下降率0.25分別代入式(4-2)、式(4-3)和式(4-4)，就可得出0017強酸性陽離子交樹脂使用的安全壽命指標。結果見表5-1。表5-1 0017強酸性陽離子交樹脂使用的安全壽命指標 2. 2017強堿性陰離子交樹脂使用的安全壽命指標 在強型基團容量劣化和工作交換容量下降率的關系的研究中己經得出，當2017強堿性陰離子交樹脂的強型基團容量劣化下降到50%時，樹脂己接近安全臨界，可作報廢處理，這時工作交換容量下降率約為0.16。將工作交換容量下降率0.16分別代入式(4-6)、式(4-7)和式(4-8)，就可得出2

32、017強堿性陰離子交樹脂使用壽命的安全性指標。結果如下：表5-2 2017強堿性陰離子交樹脂使用的安全壽命指標 離子交換樹脂隨著使用時間的延長和一些污染因素的影響，樹脂理化性能會逐漸劣化，其結果是樹脂的工作交換容量下降或周期制水量下降。而要保持額定的制水量，勢必增加樹脂的再生次數或提高樹脂的再生水平，從而使交換器的酸堿耗和自用水率增大，運行費用上升，離子交換器運行的經濟性受到影響，最終導致樹脂不能正常使用而更換。 決定樹脂是否需要更換的主要依據是樹脂能否經濟運行。本節對以下兩點進行研究：(1)樹脂劣化使離子交換器運行費用增加的主要因素；(2)使用劣化的舊樹脂所增加的額外費用與購買新樹脂投資回收

33、年限的經濟比較。通過分析找出樹脂的劣化與其經濟運行之間的關系，繼而確定更換樹脂的經濟依據。1.離子交換樹脂工作交換容量下降后采用的措施1.1工作交換容量下降后，周期制水量明顯的下降。如果周期運行時間符合要求，系統備用量足夠，則可以增加再生次數使設備的總制水量不降低。若由此引起年運行增加的費用，則應該和更換新樹脂的費用進行比較，確定設備內樹脂是否報廢。1.2工作交換容量下降后，周期制水量明顯的下降。如果周期運行時間低于標準或規范等法定文件規定的下限，或陽、陰床運行不匹配，則增加再生用酸量以提高樹脂工作交換容量至設計值，恢復周期制水量。若由此引起年運行費用的增加，則應該和更換新樹脂的費用進行比較，

34、確定設備內樹脂是否報廢。2.采用措施的經濟分析 本節主要討論增加再生次數的問題。設定運行條件：(1)再生劑質量、再生比耗、再生液濃度、溫度和流速不變；(2)進水水質、水溫、樹脂層高度不變；(3)設備沒有偏流。則工作交換容量的下降率就是周期制水量的減少率。 3.年再生次數的增加與工作交換容量下降的關系 正常運行時，年再生次數與樹脂周期制水量的關系： n0=a/b (5-1)式中：no正常運行時年再生次數； a正常運行的年制水量，t； b周期制水量，t/周。 每一年度所需的制水量是一定的，當樹脂的工作交換容量下降后，要保持額定的制水量，其再生次數必須增加：(5-2)式中：n1樹脂工作交換容量下降后

35、的年再生次數；qw工作交換容量下降率；b周期制水量減少率。 年再生次數的增加與工作交換容量下降率的關系：(5-3)式中：n年增加的再生次數。 根據上式，當工作交換容量下降后，導致的年增加的再生次數可由原設計的年額定制水量a、周期制水量b和工作交換容量下降率qw 計算而得。 )1()1(1wqabban)1(01wwqbqannn4.酸、堿的年增加費用 樹脂的再生次數增加，所需的再生用酸或堿和中和用的堿或酸勢必也要相應增加。年增加的再生用酸或堿和中和用的堿或酸費用可以分別用下列二式計算： (5-4) (5-5)式中：ds樹脂再生次數增加時年增加的酸或堿費用，元； p0每次再生的用酸或堿量(以10

36、0%濃度計)，元/t；s0酸或堿的價格(以100%濃度計)，元/t；dj 樹脂再生次數增加時年增加的堿或酸費用，元；z中和系數（每中和1摩爾酸耗用堿的摩爾數，視排廢處理方式而異）； j0堿或酸的價格（以100計），元/T。 mj堿的摩爾質量，g/mol； ms酸的摩爾質量，g/mol；年增加的酸、堿總費用dsj為： (5-6) )1(0000wwqbpsqaspsndswjwsjmqbzmpjqamzmpjndj)1(0000swjswmqbzmjmspqajsjddds)1()(0004.購買新樹脂費用的計算 (5-7)式中：d0購買新樹脂費用，元； V設備內樹脂的體積，m3； 樹脂的視密度

37、，t/m3； r0樹脂的價格，元/t。00rvd5.更換樹脂的經濟分析 是使用舊樹脂合理，還是更換新樹脂合理，可以通過比較使用舊樹脂產生的額外費用和更換新樹脂的投資回收年限來確定。購買新樹脂的回收年限y可按下式進行計算： (5-8) y值的含義：若y1，說明購買新樹脂費用相當于1年內多用的酸、堿費用，則購買新樹脂費用可以在1年回收。若y2，說明購買新樹脂費用可以在2年回收。 在決定回收年限y時，各廠的具體情況不同，可能會有不同的考慮。一般認為，y3時更換樹脂在經濟上是合理的。 根據上式可知，只要知道了所購樹脂的視密度、樹脂的價格S0、酸的價格、堿的價格、工作交換容量下降百分數qw就可以計算出購

38、買新樹脂費用回收年限y。 )()1(00000jswswjmjmspqarpvmqbdsdy 當運行出現制水量減少，運行壓降增大，如確定離子交換設備良好，運行操作無誤，判定樹脂本身存在問題時，則應停運設備，對交換器內樹脂進行取樣化驗，確認樹脂的劣化程度，以決定樹脂是否需要報廢或更換。1 離子交換器內樹脂的取樣方法 為正確了解離子交換器內樹脂性能下降的情況，所取樹脂樣品必須具有代表性。水處理設備的采樣按一臺設備為一個取樣單元進行。取樣器可以采用外徑25mm左右、總長度不小于2000mm、下端有一45斜口的塑料管。總取樣量應不小于500ml。具體取樣步驟可以按以下步驟進行：（1）按大反洗操作，對需

39、取樣的設備進行大反洗，反洗結束后排水至水位在樹脂層下1020cm后停止排水。（2）打開頂部人孔蓋，至少選擇均勻分布的6個以上點取樣。取樣點應盡可能在床層的2/3圓上。（3）在選定的取樣點上將取樣器垂直插入樹脂層地步，排干設備內的水，在不斷轉動下慢慢取出取樣管。（4）倒出樹脂樣品，均勻混合后裝入樣品瓶，貼上標志。標志應盡量包括如下內容：樣品生產廠名、樣品名稱、樣品的牌號及離子型態、設備名稱和設備編號、取樣日期、使用年限和使用方式、運行周期數、總制水量、取樣原因、取樣人簽名。（5）采集的樣品在貯存過程中應避免受凍，并注意不使樹脂失去內部水分（至少保存倒下一次采樣后）。2 樹脂樣品的分析 對取得的樣

40、品測定其含水量、體積交換容量、含鐵量和圓球率，并與樹脂運行初期的性能進行比較。3 0017樹脂的更換與報廢 DL/T673-1999火力發電廠水處理用0017強酸性陽離子交換樹脂報廢標準明確規定了0017樹脂的更換與報廢的技術與經濟指標（見表5-3、表5-4）。表5-3 水處理單床用0017強酸性陽樹脂報廢技術指標表5-4水處理單床用0017強酸性陽樹脂更換經濟指標 3.1 0017樹脂報廢規則（1）當含水量、體積交換容量任一項超過表5-3給的指標時，離子交換器繼續運行將影響水處理系統的安全，可以判定該樹脂應當報廢。（2）通過現場除鐵處理后，如果樹脂中的鐵含量仍大于表5-3所給的指標時，即可判

41、定該樹脂受到嚴重鐵污染，應當報廢。（3）圓球率是反映運行樹脂破碎程度的一項重要指標，盡管他并不直接影響樹脂的工作交換容量，但卻直接影響樹脂床層的運行壓降或床層阻力，也就直接影響到系統的出力。另一方面，破碎樹脂又可通過反洗除去一部分，再通過補充新樹脂的方法來消除對樹脂床層壓降和系統出力的影響。但是反洗只能除去細小的樹脂碎片，大碎片無法除去，而除去這些大碎片后補充新樹脂就能恢復系統的出力。其方法為：現場通過反洗后，從上至下逐層取樣分析圓球率（每層取樣高度1020cm）若該層樹脂的圓球率達到表5-3所給的指標，即報廢該層及該層以上個層的樹脂，直到取樣層的圓球率大于表5-3所給的指標為止。3.2 0017更換規則 有時樹脂性能并沒有下降到可以直接報廢的程度，但其運行經濟性別不一定合理。應根據理化性能的變化，通過計算，與購買新樹脂的經濟性作比較，再根據表2確定是否更換新樹脂。就具體步驟如下：（1）必須了解陽離子交換器調試后設定的各種參數。若進水水質、運行工藝有較大的變動，應以變動后的調試結果為準。（2）應盡可能測定離子交換器內0017樹脂的實際工作交換容量，并根據調試后設定的工作交換容量計算工作交換容量下降率。若有困難，也可根據理化性能的測定結果計