李超
（海洋石油富岛有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］海洋石油富岛有限公司化肥一期、二期项目配套有3套脱盐水系统，分别采用“固定床+混床”、“浮动床+混床”、“超滤（UF）+反渗透（RO）+混床”三种离子交换工艺。基于离子交换树脂的结构特点、工作原理及污染机理等，结合脱盐水系统实际运行情况，剖析可能引起离子交换树脂污染的原因——Al3+/Fe3+致污染、有机物致污染、悬浮物致污染、胶体硅致污染、NH3致污染、再生剂不纯致污染、微生物致污染，提出相应的预防措施与复苏处理措施，并强调应在源头上下功夫避免离子交换树脂污染。
［关键词］脱盐水系统；离子交换工艺；工作原理；树脂污染；原因分析；预防措施；复苏处理
［中图分类号］TQ085+.419 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）03-0063-03
0 引 言
海洋石油富岛有限公司（简称富岛公司）化肥一期、二期项目配套有3套脱盐水系统，分别采用“固定床+混床”、“浮动床+混床”、“超滤（UF）+反渗透（RO）+混床”三种离子交换工艺制取精制脱盐水。离子交换工艺，主要是利用离子交换树脂能将自身具有的活性离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的特点，除去水中的阴、阳离子以达到脱盐的目的。实际生产中，由于离子交换树脂抗污染能力差，常常受一些外在因素影响而被污染，致使离子交换能力下降、制水周期缩短、出水水质恶化，严重时甚至会影响脱盐水系统的正常运行。分析离子交换树脂污染的原因并制定应对措施，预防和处理树脂污染，对于脱盐水系统的稳定运行尤为重要。以下结合富岛公司的实际生产情况，对离子交换树脂污染的原因及其应对措施作一介绍。
1 离子交换树脂结构特点及工作原理
离子交换树脂为高分子化合物制成的球形小颗粒，是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。其分子结构包括两部分：一是高分子网状骨架，网状骨架之间的空间构成树脂的离子交换通道；二是连接在骨架上的活性基团，其由固定离子和活动离子组成，固定离子和活动离子之间通过静电作用结合在一起，固定离子与骨架牢牢结合、不能自由移动，活动离子遇水可以电离、能自由移动、可与同类电荷进行交换反应。
离子交换过程是在水中离子与离子交换树脂上活动离子间进行的。当离子交换树脂与水接触时，树脂颗粒表面会形成一层较薄、静止不动的边界水膜，离子交换过程不是简单的离子间位置交换，其实质是离子在水中和树脂颗粒内部进行扩散的过程。以Na+与H型阳树脂交换为例，离子交换过程为，Na+扩散至边界水膜→Na+通过边界水膜→Na+在树脂颗粒交联网孔内扩散→Na+与交换基团上H+交换位置→交换下来的H+在交联网孔内向颗粒表面扩散→H+通过边界水膜→H+向水溶液中扩散。
2 离子交换树脂污染机理及其危害
离子交换树脂污染是指离子交换树脂颗粒表面被污垢覆盖，或是树脂颗粒内部的交联网孔被污垢堵塞，亦或是离子交换树脂的交换基团上吸附了Al3+、Fe3+等不可逆交换的高价金属离子。若离子交换树脂颗粒表面被污垢覆盖，将会阻碍水中的离子进入树脂颗粒内部，由此也就无法进行离子交换过程；若离子交换树脂内部的交联网孔被污垢堵塞，将会阻碍水中的离子在树脂颗粒内部进行扩散，同样无法进行离子交换过程；若离子交换树脂的交换基团上吸附了不可逆交换的高价金属离子，这些交换势能高、附着力强的离子在再生时难以洗脱下来，也会阻碍离子交换。
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