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离子交换树脂的使用说明

离子交换树脂的使用说明

一、贮存与运输

离子交换树脂一般是在充分膨胀、湿润的球粒状态下供应,在贮存、运输过程中要保持包装完好无损,避免树脂脱水、冻裂及污染。不能露天存放,存放处的温度为0—40℃,当存放处温度稍低于0℃时,应向包装内加入澄清的饱和食盐水,浸泡树脂。此外,当存放处温度过高时,不但使树脂易于脱水,还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水,使用时不能直接加水,可用澄清的饱和食盐水浸泡,然后再逐步加水稀释,洗去盐分,贮存期间应使其保持湿润。

二、脱水树脂复苏

树脂干燥失水是最大危险之一,失水树脂用10%食盐水浸泡1—2小时,然后稀释,再投入使用,以防止树脂水合急剧膨胀而破损。

三、树脂鉴别

使用单位存放树脂和填装时发生混淆,必须鉴别,确认后,投入装置,以充分发挥树脂的工作性能。

1、鉴别001×7和201×7两种树脂,可以利用湿真密度不同而区别,取一点树脂放入饱和食盐盐水中,浮在上面的是201×7阴树脂,下沉的则是001×7阳树脂。

2、鉴别强弱型阳树脂,一是外观,强酸性阳树脂为棕黄色,弱酸性阳树脂为乳白色或淡黄色,二是用转型膨胀率判断,阳树脂用盐酸转为H型,再用烧碱转为Na型,是其体积膨胀,弱酸性树脂明显大于强酸性树脂。

3、鉴别强弱型阴树脂,可以利用加酚酞的氢氧化钠浸泡10min,用无离子水洗净后,强型阴树脂呈紫色,大孔强型阴树脂呈粉红色,弱型阴树脂不变色。

四、树脂预处理

将准备装柱使用的新树脂,先用热水(清洁的自来水也可)反复清洗,阳离子交换树脂可用70—80℃的热水,阴离子交换树脂的而热性能较差一些,可用50—60℃热水。开始浸洗时,每隔15分钟换水一次,浸洗时要不时搅动,换水4—5次后,可隔约30分钟换水一次,总共换水7—8次,浸洗至浸洗水不带褐色,泡沫很少时为止。

水洗后,再经酸碱处理,阳离子交换树脂可按下述步骤处理:

1、用1N盐酸缓慢流过树脂,用量约为强酸阳树脂体积的2—3倍,弱酸阳树脂体积的3—5倍,每小时1.5倍床层体积流过。

2、用水冲洗,出水PH为5左右,用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂,流速与1相同。

3、用1NNaOH流过树脂,用量及流速与1相同。

4、用水冲洗至出水PH为9左右。

5、用1N盐酸或硫酸,将树脂转成H型,用量为树脂体积的3—5倍,流速与1相同。

6、酸流完后,用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时,即可投入使用。

对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序,可采用碱→酸→碱次序,酸、碱用量及流速,与阳树脂相对应,弱碱阴树脂与弱酸阳树脂相对应。

五、离子交换树脂的复活处理

1、铁污染:树脂被铁污染后,颜色变深甚至发黑,可以用二倍树脂体积10%的盐酸,以约0.6m/h流速通过树脂层,然后用同样流速40℃的清水清洗,最后用过量的NaOH再生(阳树脂)。

2、硅污染:被树脂吸附的硅酸,在低PH的条件下,容易聚合为高聚物沉淀于树脂中,可用40—50℃,6%—8%NaOH溶液浸泡,再用清水洗,为避免硅污染,应适当提高再生剂的浓度和温度。

3、有机物污染:阴树脂很容易被水中的有机物污染,使树脂变色发黑,水的电导上升,PH值下降,功效降低,这样可用10倍树脂体积,温度为40℃的8%的NaCl和4%的NaOH混合液,以0.6m/h的流速通过树脂层,或采用浸泡24h,可获得较好的复苏效果。

新树脂的处理和贮存

一、新树脂的处理

     离子交换树脂的工业产品中,常含有少量低聚合物和未参与聚合或缩合反应的单体。当树脂与水、酸、碱或其他溶液接触时,上述物质就会转入溶液中,影响出水水质。除了这些有机物外,树脂中还往往含有铁、铅、铜等无机杂质。因此,在对水质要求较高的时候,新树脂在使用前必须进行处理,以除去树脂中的可溶性杂质。

      新树脂在用药剂处理前,必须首先用水使树脂充分膨胀。然后,对其中的无机杂质(主要为铁的化合物)可用稀盐酸除去;有机杂质可用稀氢氧化钠溶液除去。但如果树脂在运输或贮存过程中脱了水,则不能将其直接放入水中,以防止树脂因急剧膨胀而破裂,应先把树脂放在10%食盐水中浸泡一定时间后,再用水稀释使树脂缓慢膨胀到最大体积。

     热力发电厂中用作水处理的树脂量都比较大,所以宜在离子交换设备中进行处理。具体的处理方法如下:

      1、脱水树脂的食盐水处理

     将树脂装入交换器中,用大于树脂体积的10% NaCl溶液浸泡树脂1~2h。浸泡完后放掉食盐水,用水冲洗树脂,直至排出的水不呈黄色为止,然后最好再进行反洗。以除去混在树脂中的机械杂质和细碎树脂粉末。

      2、阳树脂的预处理

     将阳树脂浸泡于2%~4%NaOH溶液中,经4~8h后进行小流量反洗,至排水澄清、耗氧量稳定为止,然后再浸泡于5%HCl溶液中,经4~8h后进行正洗,至排水Cl含量与进水相接近为止。

      3、阴树脂的预处理

     将阴树脂浸泡于5%HCl溶液中,经4~8h后,用氢离子交换器出水进行小流量反洗,至排水Cl含量与进水相接为止。然后再用4% NaOH溶液浸泡,经4~8h后进行正洗,至排水接近中性为止。

     新树脂经上述处理后,它的稳定性会显著提高。

     二、树脂的贮存

     如需长期贮存树脂时,最好把树脂转变成盐型,并浸泡在水中。如贮存过程中树脂脱了水,也应先用浓(如10%)食盐水浸泡,再逐渐稀释,以免树脂急剧膨胀而破碎。

     树脂在贮存处和运输过程中的温度不宜过高或过低,一般最高应不超过40℃;最低不得在0℃以下,以免冻裂。如冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水的浓度可根据具体气温条件而定。

     三、树脂的鉴别和分离

     1、树脂的鉴别

    在实际工作中,往往需要判别树脂的种类,现介绍一种简单的鉴别方法如下:

    第一步区分阳树脂和阴树脂。

     1)取树脂样品2mL,置于30mL的试管中,用吸管吸去树脂层上部的水。

     2)加入1mol/L HCl5mL,摇动1~2min,将上部清液吸去,这样重复操作2~3次。

     3)加入纯水清洗,摇动后,将上部清液吸去,重复操作2~3次,以除去过剩的HCl。

    经上述操作后,阳树脂转变为H型,阴树脂转变为Cl型。

     4)加入已酸化的10% CuSO4(其中含1% H2SO4)5mL,摇动1min,放置5min。如树脂呈浅绿色,即为阳树脂,如树脂不变色则为阴树脂。

      H型强酸性阳树脂与Cu2交换转变成Cu型树脂而呈浅绿色。H型弱酸性阳树脂由于羧基和Cu2能形成牢固的共价键,即使在酸性溶液中也能转变为Cu型树脂,所以也呈浅绿色。强碱性阴树脂与Cu2无作用,因此不变色,弱碱性阴树脂可以和Cu2络合,也呈浅绿色,但在酸性溶液中不能和Cu2络合,将CuSO4溶液酸化,就是为了防止弱碱性阴树脂与Cu2络合,干扰对阳树脂的鉴别。

     由于弱酸性阳树脂的交换速度较慢,因此加CuSO4后,需放置一些时间,再进行观察。

     第二步,区分强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂。

     经第一步处理后的树脂如显浅绿色,则用纯水充分清洗后,加5mol/L NH3·H2O溶液2mL,摇动1min,再用纯水充分清洗。如树脂转为深蓝色,则为强酸性阳树脂;如树脂颜色不变,则为弱酸性阳树脂。

     之所以认定转为深蓝色的树脂为强酸性树脂,是因为加NH3·H2O后,强酸性阳树脂颗粒中的Cu2成为铜氨络离子[Cu(NH3)42],并仍被强酸性阳树脂吸着,因而使树脂呈深蓝色[Cu(NH3)42为深蓝色]。弱酸性阳树脂中的Cu2不转成Cu(NH3)42,所以树脂仍为浅绿色。

     第三步,区分强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。经第一步处理后,不变后的树脂即为阴树脂,再进行如下操作:

      1)加入1mol/L NaOH 5mL,摇动1min后,用倾泻法充分清洗。如入NaOH是使阴树脂转成OH型,并清洗除去过剩的NaOH。

      2)加入酚酞5滴,摇动1min,用纯水充分清洗,如树脂呈红色,则为强碱性阴树脂,这是由于OH型强碱性阴树脂能电离子OH,充填在树脂颗粒的网孔中,因而呈强碱性,当酚酞渗入网孔中时,遇碱即显红色。弱碱性树脂由于电离的OH少,碱性弱,所以酚酞渗入网孔时不变色。

     第四步,确定弱碱性树脂。

     加入酚酞后,树脂不变色,应为弱碱性阴树脂,为了进一步加以肯定,操作如下:

      1)加入1mol/L HCl5mL,摇动1min,然后用纯水清洗2~3次。加HCl是使阴树脂转变为Cl型,并洗去过剩的HCl。

      2)加入5滴甲基红(或甲基橙),摇动1min,并用纯水充分清洗,如树脂呈桃红色,则可确定为弱碱性阴树脂,如树脂不变色,则表示无离子交换能力,这是由于Cl型弱碱性阴树脂有水解作用,其反应如下:

RCl + H2O → ROH + HCl

  水解后,RCl树脂网孔中的水呈酸性,因此当甲基红渗入树脂颗粒网孔中后即显桃红色(甲基橙在酸性溶液中显桃红色)。

     必须注意,上述操作是连续性的,不能只取其中一步就确定是某种树脂。例如,不能只做第四步就确定它是弱碱性阴树脂,因为H型的强酸或弱酸树脂,其网孔中的水都呈酸性,因此加甲基红都呈桃红色。

      2、不同树脂的分离

     在使用中,有时会碰到不同类型的树脂混合在一起,需要设法分离。树脂的分离常利用它们密度的不同,用自下而上的水流将它们分开。或者将它们浸泡在一种具有一定密度的溶液中,利用它们浮、沉性能的不同而分开。如用饱和食盐水浸泡,则强碱性阴树脂会浮在上面,而强酸性阳树脂则沉于底部,如果混合的两种树脂密度差甚小,那么分离起来就比较困难。

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