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樹脂是一種來自多種植物,特別是松柏類植物的烴(碳氫化合物)類的分泌物。因為它特殊的化學結構,以及可以作為乳膠漆和膠合劑等材料作使用,因此被重視其價值。它是多種高分子化合物的混合物,所以有不同的熔點。樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩種。本身只有天然樹脂這一種,但隨著化工的發展,有很多由人工合成的聚合物產生,當中有些聚合物的化學性質及物理性質會和天然樹脂很相似,因此,聚合物會被稱為合成樹脂。

1 樹脂 -產生

石油樹脂石油樹脂

樹木生產樹脂有不同的理由,因此科學家為此作出不同的觀點。較多科學家認同的是,植物以樹脂密封傷口,以殺死昆蟲及防止真菌入侵,以及消除生產過多的代謝物,但到目前(指2009年)為止,還沒有一個肯定的答案。

為了提取樹脂,一般也要在樹皮切一刀,並要淺淺的割出一條旋轉向下的管道(稱為樹脂道),令樹脂流出后,沿樹脂道流動,直至滴到收集處。假如樹皮太硬的話,可能要使用酒精(如:甲醇和乙醇等)把樹皮的纖維組織軟化或溶解,才能收集樹脂。樹脂滴下后,會和空氣產生化學反應,會續漸硬化,形成固體。而樹脂容易硬化的特性,使它一直應用在乳膠漆及膠合劑之中。

2 樹脂 -歷史

醛酮樹脂醛酮樹脂

一些樹木的分泌物常會形成樹脂,不過琥珀卻是樹脂的化石,蟲膠雖然也被看成樹脂,但卻是紫膠蟲分泌在樹上的沉積物。由蟲膠製成的蟲膠漆,最初只用作木材的防腐劑,但隨著電機的發明又成為最早使用的絕緣漆。然而進入20世紀后,天然產物已無法滿足電氣化的需要,促使人們不得不尋找新的廉價代用品。

早在1872年德國化學家拜耳(A.Bayer)首先發現苯酚與甲醛在酸性條件下加熱時能迅速結成紅褐色硬塊或粘稠物,但因它們無法用經典方法純化而停止實驗。20世紀以後,苯酚已經能從煤焦油中大量獲得,甲醛也作為防腐劑大量生產,因此二者的反應產物更加引人關注,希望開發出有用的產品,儘管先後有許多人為之花費了巨大勞動,但都沒有達到預期結果。

1904年,貝克蘭和他的助手也開展這項研究,最初目的只是希望能製成代替天然樹脂的絕緣漆,經過三年的艱苦努力,終於在1907年的夏天,不僅制出了絕緣漆,而且還制出了真正的合成可塑性材料——bakelite,它就是人們熟知的「電木」「膠木」或酚醛樹脂。Bakelite一經問世,很快廠商發現,它不但可以製造多種電絕緣品,而且還能制日用品,愛迪生(T.Edison)用於製造唱片,不久又在廣告中宣稱:已經用Bakelite制出上千種產品,於是一時間把貝克蘭的發明譽為20世紀的「鍊金術」。

以煤焦油為原粒的酚醛樹脂,在1940年以前一直居各種合成樹脂產量之首,每年達20多萬噸,但此後隨著石油化工的發展,聚合型的合成樹脂如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的產量也不斷擴大,隨著眾多年產這類產品10萬噸以上大型廠的建立,它們已成當今產量最多的四類合成樹脂。合成樹脂再加上添加劑,通過各種成型方法即得到塑料製品,到現在塑料的品種有幾十種,世界年產量在1.2億噸左右,中國也在500萬噸以上,它們已經成為生產、生活及國防建設的基礎材料。

3 樹脂 -ABS樹脂

化學性質  ABS樹脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱ABS),是大宗通用樹脂,經過改性(加添加劑或合金等方法)提高性能后的ABS屬工程塑料,ABS合金產量大,種類多,應用廣,是主要改性塑料。

    ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂,無毒、無味、吸水率低,具有良好的綜合物理機械性能,如優良的電性能、耐磨性,尺寸穩定性、耐化學性和表面光澤等,且易於加工成型。缺點是耐候性,耐熱性差,且易燃。

    ABS/PC合金是為改進ABS阻燃性,具有良好的機械強度、韌性和阻燃性,用於建材,汽車和電子工業,如做電視機、辦公自動化設備外殼和電話機。ABS/PC合金中PC貢獻耐熱性、韌性、衝擊強度、強度阻燃性、ABS優點為良好加工性、表觀質量和低密度,以汽車工業零部件為應用重點。

    ABS/PA合金是耐衝擊、耐化學品、良好流動性和耐熱性材料,用於汽車內件裝飾伯,電動工具、運動器具、割草機和吹雪機等工業部件,辦公室設備外殼等;

    ABS/PBT合金有良好的耐熱性,強度、耐化學品性和流動性、適於做汽車內飾件,摩托車外墊件等;

    添加抗靜電劑的永久抗靜電性牌號用途有:複印機、傳真機等的傳遞紙張機構、IC片支座、錄像和高級音頻磁帶等;另外還有ABS/PSU、ABS/EVA、ABS/PVC/PET、ABS/EPDM、ABS/CPE、ABS/PU等合金。

    高光澤ABS用於吸塵器,電扇、空調器、電話機等家電製品,靠控制ABS中橡膠粒徑R+(較小)來達到,低光澤ABS用於儀錶盤、儀錶罩、柱狀物等汽車內飾件,用填加粗填料方法使表面微觀收縮,降低表面光澤。 

樹脂是一種黏性的液體,其主要組分為較容易揮發的萜烯類物質,使得樹脂具有特殊的味道。還含有溶解在萜烯中的不揮發的黏性固體,所以當樹脂暴露在空氣中,萜烯類物質揮發掉,使得樹脂黏度增大,形成固體。當中,它組成的烯中,以雙環狀的烯化合物為主。如α-蒎烯、蒎烯(β-蒎烯)、蒈烯(δ-3-蒈烯)及檜烯(sabinene);其次為單環狀的烯化合物,如檸檬油精及香油腦;含量更少如三環倍半萜長葉烯(tricyclic sesquiterpene longifolene, caryophyllene)和杜松烯(蓽澄茄烯,δ-cadinene)。使用分餾法可以分開分子量不同的餾份,以作不同的用途。如一些餾份的樹枝酸含量較高,可作其他用途,便以分餾法分餾出來。

4 樹脂 -分類

陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂
按樹脂合成反應分類

按此方法可將樹脂分為加聚物和縮聚物。

加聚物是指由加成聚合反應製得的聚合物,其鏈節結構的化學式與單體的分子式相同,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。

縮聚物是指由縮合聚合反應製得的聚合物,其結構單元的化學式與單體的分子式不同,如酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂等。

按樹脂分子主鏈組成分類

按此方法可將樹脂分為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機聚合物。

碳鏈聚合物是指主鏈全由碳原子構成的聚合物,如聚乙烯、聚苯乙烯等。

雜鏈聚合物是指主鏈由碳和氧、氮、硫等兩種以上元素的原子所構成的聚合物,如聚甲醛、聚醯胺、聚碸、聚醚等。

元素有機聚合物是指主鏈上不一定含有碳原子,主要由硅、氧、鋁、鈦、硼、硫、磷等元素的原子構成,如有機硅。

5 樹脂 -種類


耐候性樹脂

耐侯性ASA樹脂

ASA樹脂具有良好的耐紫外和熱氧老化性能,具有良好的機械物理性能。ASA和ABS的結構相似,由丙烯腈、丙烯酸橡膠、苯乙烯共聚組成,其保留了ABS作為工程塑料所具有的極佳的機械物理性能。用不含不飽和雙鍵的丙烯酸橡膠替代了ABS中含有不飽和雙鍵的丁二烯橡膠,因此,不但可抵抗紫外線照射引起的降解、老化、褪色,同時對大氣中的氧化加工過程中的高溫引起的分解或變色有了堅強保障,由此極大的提升了材料的抗老化與耐侯性能。根據測試結果,ASA的抗老化性能是ABS的10倍以上,此外ASA還是一種防靜電材料,能使表面少積灰塵。現已經開發具有三個牌號的ASA,PC/ASA材料,材料性能如下: 

耐候性AES樹脂

錦湖AES樹脂(丙烯腈-EPDM橡膠-苯乙烯共聚物)具有極佳的耐候性,即使長時間暴露在室外紫外線、潮濕、雨淋、光照及臭氧條件下,不經塗裝也可以保持物性穩定。特別適合不塗裝在戶外直接使用。 通常使用的ABS樹脂具有優良的成型性、耐衝擊性及光澤度等特性,但由於在合成ABS時所使用的丁二烯橡膠中含有雙鍵結構,所以容易被紫外線、熱能等分解氧化,在需要耐候性的地方長期使用時,會出現物性降低及變色等情況。雖然可以採用添加劑來解決這個問題,但是穩定劑對樹脂長期穩定性能作用有限,所以最根本的辦法是使用不含雙鍵結構的穩定性橡膠。採用這種方法製造的樹脂有AES、ASA、ACS等。

AES不僅僅是一種耐候性極佳的樹脂,由於EPDM橡膠相Tg低,使AES具有比ASA更加優異的耐低溫衝擊性,因而越來越多地被使用於汽車零部件及其它需要壽命長、安全可靠的塑料製品。不需塗裝的優點使AES在價格上更有競爭力。在電子消費領域,AES的耐候性還意味即使長期使用,也能更好地保持製品原有新鮮亮麗的色彩。

特性

1)優秀的耐候性、耐光特性

2)優秀的耐熱、耐老化性

3)低溫衝擊特性比較

特性及主要用途

HW600G
通用級 後視鏡外殼、支架、車門飾件、攏流罩/雨水槽,空調室外部件道路標牌,PVC複合板公園桌,摩托車,自行車零件,摩托艇,帆船零件,滑雪板,電秤車,廣告標牌
HW600HI
高衝擊
HW600HF
高流動
阻燃性 UL-94   CLASS HB HB HB 

環氧樹脂

環氧樹脂優良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能製成塗料、複合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料,在國民經濟的各個領域中得到廣泛的應用。

一、塗料

環氧樹脂在塗料中的應用占較大的比例,它能製成各具特色、用途各異的品種。其共性:
1、耐化學品性優良,尤其是耐鹼性。
2、漆膜附著力強,特別是對金屬。
3、具有較好的耐熱性和電絕緣性。
4、漆膜保色性較好。

但是雙酚A型環氧樹脂塗料的耐候性差,漆膜在戶外易粉化失光又欠豐滿,不宜作戶外用塗料及高裝飾性塗料之用。因此環氧樹脂塗料主要用作防腐蝕漆、金屬底漆、絕緣漆,但雜環及脂環族環氧樹脂製成的塗料可以用於戶外。

二、膠粘劑

環氧樹脂除了對聚烯烴等非極性塑料粘結性不好之外,對於各種金屬材料如鋁、鋼、鐵、銅;非金屬材料如玻璃、木材、混凝土等;以及熱固性塑料如酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優良的粘接性能,因此有萬能膠之稱。環氧膠粘劑是結構膠粘劑的重要品種。
環氧樹脂膠粘劑的主要用途見表l-1、表l-2及表l-3。

三、電子電器材料

由於環氧樹脂的絕緣性能高、結構強度大和密封性能好等許多獨特的優點,已在高低壓電器、電機和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應用,發展很快。主要用於:

1、電器、電機絕緣封裝件的澆注。

2、廣泛用於裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。已成為電子工業不可缺少的重要絕緣材料。

3、電子級環氧模塑料用於半導體元器件的塑封。近年來發展極快。由於它的性能優越,大有取代傳統的金屬、陶瓷和玻璃封裝的趨勢。

4、環氧層壓塑料在電子、電器領域應用甚廣。其中環氧覆銅板的發展尤其迅速,已成為電子工業的基礎材料之一。此外,環氧絕緣塗料、絕緣膠粘劑和電膠粘劑也有大量應用。

5、工程塑料和複合材料

6、土建材料,主要用作防腐地坪、環氧砂漿和混凝土製品、高級路面和機場跑道、快速修補材料、加固地基基礎的灌漿材料、建築膠粘劑及塗料等。

6 樹脂 -污染處理和預防

化學水處理系統的組成
樹脂鏡片是一種以樹脂為材料的光學鏡片樹脂鏡片是一種以樹脂為材料的光學鏡片

原水→澄清池→無煙煤石英→弱陽離子→強陽離子→脫碳器→陰雙層床→鍋砂過濾器交換器交換器爐

混→補:含氨工藝冷凝液→汽提塔→冷卻器→氰綸棉除鐵器→陽離子交換器→冷床充

卻→水:透平及尿素冷凝液→氰綸棉除鐵器→器

化肥聯合車間化學水處理系統由以下五部分組成:

1)預處理系統.由煉油二水源來的原水在澄清池T9202加入40%濃度FeCl3溶液進行絮凝澄清后,經無煙煤石英砂過濾器JF9201進一步過濾,出水濁度<0.5mg/L.

2)一級除鹽系統.過濾處理后的原水經弱陽離子交換器D9208﹑強陽離子交換器D9207﹑脫碳器D9206﹑陰雙層床D9205進行離子交換除去大部分陽離子﹑陰離子,出水點導率≤5μS/cm,SiO2≤100μg/L.

3)冷凝液回收系統,含氨工藝冷凝液經汽提﹑冷卻﹑氰綸棉除鐵器JF9208,除鐵後進入陽離子交換器D9214進行離子交換除去NH+4,出水電導率≤20μS/cm.全車間的透平及尿素冷凝液匯合至一冷凝液罐後進入氰綸棉除鐵器JF9207除鐵.含氨工藝冷凝液與透平及尿素冷凝液一起經換熱器冷卻.

4)二級除鹽系統.一級除鹽水﹑含氨工藝冷凝液﹑透平及尿素冷凝液經混床離子交換器D9204進一步精製處理后,作為鍋爐補充水,出水電導率≤0.4μS/cm,SiO2≤20μg/L.

5)再生系統.陰﹑陽離子交換樹脂失效后,分別用一定濃度的NaOH溶液和H2SO4溶液再生.其中弱陽離子交換樹脂用強陽離子交換樹脂的再生廢液進行再生。

鈣污染

樹脂鈣污染的特徵

鈣污染指CaSO4沉澱對樹脂所產生的污染.鈣污染樹脂后的離子交換器出水發生Ca2+和SO42-的過早泄露;樹脂再生時交換器排水不暢;再生廢液呈白色渾濁物。

樹脂鈣污染的原因

用H2SO4溶液再生陽離子交換樹脂時,樹脂吸附的Ca2+與再生劑的H+離子交換后,當再生液中Ca2+和SO42-離子濃度的乘積超過CaSO4溶度積至一定範圍后,CaSO4沉澱就會從水溶液中析出覆蓋在樹脂表面上,而造成鈣對陽離子交換樹脂的污染。鈣污染一般發生在一級除鹽系統的陽離子交換器內。

樹脂鈣污染的處理

1)陽離子交換器在再生前排水至樹脂表面20cm左右,進氣擦洗,進氣量以樹脂在交換器內能翻滾為宜。擦洗完后,進JF9201濾后水反洗,反洗流速8m/h。開始時,反洗出水呈白色渾濁物,繼續反洗直至反洗出水清澈為止。

2)用JF9201濾后水反衝弱陽離子交換器與強陽離子交換器之間的再生廢液管道,
沖洗管道、閥門處的CaSO4沉澱,反洗流速控制以弱陽離子交換器內水流速在12m/h為宜。

樹脂鈣污染的預防

冷鑲嵌樹脂(透明型)冷鑲嵌樹脂(透明型)

1) 用H2SO4溶液再生強陽離子交換樹脂時,宜採取分步再生法。開始以低濃度H2SO4溶液再生,因為此時從樹脂上解吸下來的Ca2+濃度高,但SO42濃度較低,即使形成少量CaSO4沉澱也會被溶液沖走。然後逐步提高H2SO4濃度,此時從樹脂上解吸下來的Ca2+濃度低,不會形成CaSO4沉澱。

2) 由於弱陽離子交換樹脂是用強陽離子交換樹脂的再生廢液進行再生的。因此,在進酸的同時,弱陽離子交換器必須進稀釋水(JF9201濾后水),進水量以液位不超過交換器進酸口為宜。另外注意觀察弱陽離子交換器排出的再生廢液顏色,如呈白色渾濁物,即使調節進酸濃度。

3) 進酸完后,弱陽離子交換器必須立即進JF9201濾后水置換清洗,強陽離子交換器必須立即進精製水置換清洗。

4) 冬季由於再生液溫度低,更易出現鈣污染。因此在再生前,弱陽離子交換器必須擦洗反洗,弱陽離子交換器必須與強陽離子交換器之間再生廢液的管道必須反衝,做到防患於未然。

效果

1997年冬季,一級脫鹽系統陽離子交換器出現了鈣污染樹脂的情況。採取了上述處理措施和預防措施后,從1998年至今,一級脫鹽系統陽離子交換器沒有再出現鈣污染樹脂的情況,保證了一級脫鹽系統的正常運行。

鐵污染

樹脂鐵污染的特徵

鐵污染后的樹脂顏色變深,甚至呈黑色;樹脂床層壓降增加,可能出現偏流;工作交換容量降低,再生效率下降。

樹脂鐵污染的原因

1) 水和冷凝液中鐵的影響。水和冷凝液中鐵含量見表3。鐵包括懸浮鐵、離子鐵。一級除鹽進水、冷凝液中的懸浮鐵大部分在無煙煤石英砂過濾器JF9201、氰綸棉除鐵過濾器JF9208/07中得到去除。但由於原水預處理採用FeCl3作為混凝劑,少量礬花被帶入一級脫鹽系統;在運行中還有部分冷凝液未經氰綸棉除鐵過濾器過濾通過旁路直接進入樹脂床層,尤其是化肥裝置停車后再次開車時,冷凝液中總鐵達120μg/L左右,此時如果冷凝液不經過過濾而直接進入樹脂床層,對樹脂的污染是非常嚴重的。一級除鹽進水和冷凝液中的鐵進入交換器被樹脂吸附后,以高價鐵化合物的形態,牢固地沉積在樹脂內部和表面,堵塞了樹脂微孔,從而影響了孔道擴散,造成鐵的污染。

2) 再生劑燒鹼溶液中含有雜質NaClO3和Fe2O3。它們生成高鐵酸鹽(如FeO42-)。高鐵酸鹽隨鹼液進入陰床后,因PH值降低,發生分解反應:2FeO42-+10H+→2Fe3++3/2O2+5H2O
Fe3+進一步形成Fe(OH)3,附著在陰樹脂顆粒表面上,造成鐵的污染。

3) H2SO4溶液作為陽離子交換樹脂的再生劑,其除鐵效果比較低。在再生時樹脂內的鐵很難與H+交換而得以洗脫。這樣,樹脂內的鐵積累愈來愈多,從而影響樹脂的交換能力。

樹脂鐵污染的處理

1) 樹脂失效后,交換器排水。混床樹脂失效后,正常再生至陰、陽樹脂分開,分別轉移至陰、陽離子再生器中,

2) 向各交換器或再生器中投加5%-10%的鹽酸,鹽酸液面在樹脂表面以上20-30cm左右,

3) 浸泡5-10min后,從各交換器或再生器底部進壓縮空氣進行擦洗,然後繼續浸泡,30min后,在進行擦洗、浸泡。上述過程重複多次,直至浸泡液的酸度、鐵含量基本不變為止。

4) 對陽樹脂用一定濃度的H2SO4進行正常再生,進酸直至陽離子交換器或再生器進出口酸濃度相等;對陰雙層床先進行反洗分層,將弱鹼陰樹脂和強鹼陰樹脂分開,用精製水置換30min,然後用一定濃度的NaOH鹼液進行正常再生,進鹼直至陰雙層床進出口鹼濃度相等;對混床陰樹脂先用精製水沖洗30min左右,然後用一定濃度的NaOH鹼液進行正常再生,進鹼直至陰離子再生器進出口鹼濃度相等。

5) 按再生程序繼續進行再生。

樹脂鐵污染的預防

1) 做好原水預處理工作。在保證澄清池出水水質的情況下,儘可能降低FeCl3混凝劑的用量,防止鐵鹽后移,嚴格控制無煙煤石英砂過濾器的出水濁度。

2) 嚴格控制再生劑燒鹼溶液中NaClO3和Fe2O3的含量。

3) 所有回收的冷凝液必須經過氰綸棉除鐵過濾器后,再進入樹脂床層進行處理。在資金允許的情況下,可以考慮將氰綸棉除鐵過濾器改乘磁力除鐵過濾器,提高除鐵效率。

4) 弱陽離子交換器每次再生時,先用無煙煤石英砂過濾器出水以8m/h流速對樹脂床進行逆流反洗,直至出水清澈,以洗脫樹脂表面附著的礬花。強陽離子交換器、陰雙層床每隔一定的周期,對床層進行大反洗,流速以樹脂不從反洗水出口跑出為宜。

5) 混床每次再生前,採用0.1Mpa的壓縮空氣以約22m/h的氣速從混床底部對樹脂進行擦洗,然後用一級脫鹽水沖洗,反覆數次,直至混床出水清澈,以洗脫樹脂表面附著的鐵。

效果

1999年5月,混床再生最後沖洗時,電導率下降速度很慢,而且混床大約運行一天後,電導率經常超過工藝要求的範圍,一般在0.4-0μS/cm,嚴重影響鍋爐補充水的質量,對鍋爐的安全運行帶來危害。1999年9月,對混床陰、陽樹脂取樣分析鐵含量,分別為24mg/g樹脂、25.6mg/g樹脂,數據說明樹脂已受到嚴重鐵污染。
採取5%-10%鹽酸對陰、陽樹脂浸泡處理后,混床再生最後沖洗時,電導率迅速降至0.4μS/cm以下。混床運行時電導率也≤0.4μS/cm,運行周期由處理前的一天左右恢復到正常的七至八天。同時採取了上述預防措施,從1999年10月至今,混床運行情況很好,出水質量一直在工藝要求的範圍內,保證了鍋爐的安全運行。

有機物污染
樹脂鐵污染陽離子子交換樹脂

有機物對陽離子交換樹脂的污染很少發生,但對陰離子交換樹脂極易造成污染。

樹脂有機物污染的特徵

有機物污染后的樹脂顏色變深,樹脂工作交換容量降低,出水水質惡化,正洗水量增加。

樹脂有機物污染的原因

水中的有機物是由動植物腐爛後生成的腐殖酸、富維酸和丹寧酸等帶負電基團的線形大分子,它們與陰樹脂發生交換反應后,難以在再生時析出,逐漸累積以至影響樹脂性能。

樹脂有機物污染的處理

陰離子交換樹脂受到有機物污染后,採用NaCl與NaOH溶液交替處理進行復甦。苛性鹽作用有兩種:(1)化學作用:樹脂上的色素與NaCl交換被除去;(2)機械作用:NaOH使樹脂膨脹,NaCl使樹脂收縮,這樣反覆交替,象海綿吸水又被擠出去一樣,從樹脂孔隙中擠出污染樹脂的有機物。
苛性鹽復甦處理過程如下:

1) 一級除鹽失效后,陰雙層床排水至中排閥門位置。混床樹脂失效后,正常再生至陰、陽樹脂分開,分別轉移至陰、陽離子再生器中。

2) 以4%濃度向陰樹脂進NaOH溶液,溫度40-450C,時間25min。陰雙層床流速8m/h,混床陰離子再生器流速3m/h。

3) 停止進NaOH溶液,進精製水置換15min。交換器或再生器流速同上。

4) 以10%-15%濃度向陰樹脂交換器或再生器流速同上,溫度40-450C,時間30min。交換器或再生器流速同上。

5) 停止進NaCl溶液,進精製水置換15min。交換器或再生器流速同上。

6) 用精製水沖洗。時間30min。陰雙層床流速4m/h,混床陰離子再生器流速12m/h

7) 重複以上操作。

樹有機物污染的預防

1) 做好煉油二水源來水中化學耗氧量CODMn的監測工作。

2) 加強澄清池的混凝澄清工作,提高去除原水中懸浮有機物和膠體有機物的效率。一級除鹽進水化學耗氧量CODMn控制在﹤1mg/l。

3) 可以考慮在陰雙層床前設一裝填了廢棄強鹼陰樹脂的有機物清除器。

4) 每隔6-12個月,對陰離子交換樹脂復甦處理一次,避免樹脂有機物污染嚴重時再處理。

樹脂再生方式

(一)順流再生

  順流再生時原水與再生液流過交換劑層的方向相同。因此在再生液流過交換劑層時首先接觸到的是交換劑層上部完全失效的已包含上部交換劑層被置換出來的離子,影響交換劑層下部的再主度(再生度指離子交換劑層中已再生離子量與全部交換容量的比值),造成處理水質降低、再生劑耗量增加。順流再生離子交換設備簡單,工作可靠,但受原水水質組分影響大,再生效果換容量不能得到充分利用。而再生后,下部再生度最低,為了提高出水質量和工作交換容量,必須增加再生劑的耗量。

  (二)逆流再生

  原水從交換器上部進人與再生液的方向相反,逆流再生(也稱對流再生)過程中交換劑層的離子分佈狀態

  1.逆流再生的優點

  與順流再生比較,採用逆流再生提高了再生劑利用率,降低再生劑耗量30%-50%提高出水質量;降低清洗水耗量30%~50%降低再生廢液排放量與排放濃度,排放再生廢液中酸、鹼濃度小於1%。

  採用逆流再生原水含鹽量500mg/L時,仍能保持出水質量;由丁辱部交換劑再生徹底,交換劑工作層,同時原水先接觸上部未徹底再生交換劑,減少了反離子效應,提高了交換劑工作交換容量。

  2.逆流再生設備結構特點

  在運行中,如採用強酸陽樹脂、強鹼陰樹脂,當由H型樹脂轉為Na型,由。H型樹脂轉為Cl型時,體積收縮,交換劑層孔隙率逐漸減少,實際樹脂失效時體積縮小80一l00mm。逆流再生時,再生液從底部進人,需要保持交換劑層穩定,壓實狀態,因此需要增加壓實層與頂壓措施。壓實層的作用能截留懸浮雜質,使頂壓的空氣或水通過壓實層能均勻分佈於整個床層,保持床層在逆流再生時床層不上升或流動。頂壓措施有氣頂壓(在底部進再生液,同時在上部進凈化壓縮空氣)、水頂壓(在底部進再生液,同時在上部小流量進水)及無頂壓(再生液在底部低速進人)三種方式。壓實層高度一般在中間排液管上面150~200mm。採用壓實層可以防止交換劑層上升或流動並截留進水中雜質。壓實層材料曾經採用過白球等,當前都採用與其相同的離子交換樹脂。無頂壓(再生液低速進人)操作簡單已廣泛應用,採用無頂壓逆流再生壓實層可適當提高,目前一般採用200mm。

  3.逆流再生的應用

  在強一弱型樹脂聯合應用系統中,強型樹脂的再生可採用順ilk再生或逆流再生,弱型樹脂一般採用順流再生,因弱型樹脂極易再生,再生水平對弱型樹脂工作交換容量的影響不大。

  (三)再生工藝參數

  1.再生劑種類

  (1)常用再生劑。離子交換樹脂的再生劑有鹽(NaCI )、酸(I-ICI, H2SO4)、鹼(NaOH)等。在寒冷地區鹼液儲存槽在寒冷地區內應設加溫裝置(低壓蒸汽盤管或電伴熱帶)。鹼液也可採用固體氫氧化鈉,但需要蒸汽加熱溶解,操作麻煩。

  在化工企業中,有採用硝酸做陽床再生劑的實例。為防止硝酸的強氧化性對陽離子交換樹脂造赫壞,一般控制再生劑的濃度在2%~2. 5%,再生劑的用量為理論量的2~3倍,陽離子交換樹脂的工作交換容量在800mol/m³左右。再生劑管路採用耐硝酸腐蝕不鏽鋼材質。橡膠在硝酸的強氧化性作用下易老化開裂,失去防腐作用,為此陽床內壁塗刷抗硝酸塗料。

  (2)硫酸與鹽酸再生劑區別。固定床採用踐呱再生酸消耗量較HCI再生低,但H2SO4再生操作較H。再生複雜並且由於再生時濃度控制得低,再生耗時較HCl再生長,廢水排放量較HCI再生高。H2SO4再生陽離子交換樹脂酸消耗成本比HCl再生稍高,但H2SO4再生產生的廢水,中和處理成本較HCl再生產生的廢水中和處理成本低得多,使脫鹽水裝置總生產成本降低,並且廢水中SO2-4離子比CI-離子易處理,對環保封泳有利。由於硫酸與鹽酸的再生流速、冬流量不同再生裝置設計也有區別,在選用離子交換器時要註明採用那種再生劑。

  (3)H2SO4稀釋發熱量計算。採用硫酸再生時有時把濃硫酸先稀釋到一定濃度,此時要考慮濃硫酸稀釋時的發熱量隨溶液溫度升高。稀釋后限制溶液溫度不超過55℃。

  2.再生劑的純度

  再生用的藥品質量對離子交換樹脂的再生效果有很大的影響,陰離子交換樹脂再生採用高純鹼有利於對陰樹脂的再生。根據離子交換平衡原理,對工業鹼與高純鹼質量的理論分析得出,採用高純鹼再生時,其陰床出水Cl一含量僅為工業鹼再生時的1/46。實踐證明,採用高純鹼再生時,樹脂的再生度提高了約77%,樹脂的工作交換容量提高了約13%,同時設備的周期制水量提高了約16 %。

  3.再生劑量

  離子交換是可逆的,離子交換劑失效后理論上再生1 mol離子量需要再生劑的摩爾量稱為再生比耗(或稱再生水平),以100%純度再生劑表示。也可用實際再生劑的消耗量與理論需要量的比值來表示,如強鹼陰樹脂需要100%純度NaOH的再生比耗為1.5,即實際再生lmol離子量需要的NaOH量1.5×40是60g(1molNaOH是40g),也可以說強鹼陰樹脂需要100%純度NaOH的再生比耗(再生水平)為60g/mol。再生比耗與進水水質、樹脂質量、再生方式等因數有關。離子交換樹脂首次再生,其再生劑量應是設計再生劑量的1.5~2倍,逆流再生設備在大反洗后的再生劑量要增加10%-50%。

  4.再生液溫度

  一般均在常溫下再生。陰樹脂再生時,所用再生液的溫度和再生時間,對再生程度的影響要比陽樹脂大。當原水中Si02 <ΣA<10%,加熱鹼液不經濟Si02 <ΣA比值升高時,加熱鹼液除硅效果明顯提高。陰離子交換樹脂提高再生液的溫度可以改善對硅酸的再生效果和縮短再生時間,但溫度太高易使樹脂的交換基團分解,影響其交換容量的使用壽命。實踐證明,再生和清洗的最佳溫度對於工型強鹼性陰樹脂為35~50℃ II型為(35士3)℃在動態陰離子交換過程中,HSiO-3在樹脂層中的分佈情況與其他陰離子有些不同。HSiO-3雖然主要是被下層的陰樹脂吸附著,但就是在最上層的樹脂中也有少量吸附。同理,再生時,樹脂層中硅酸氫根被置換出來的速度也就比較緩慢。鹼液不加熱要增加再生劑的耗量。弱鹼陰樹脂D354-FC工作交換容量與水溫。

  5.再生液的濃度和流速

  再生液流速涉及再生液和樹脂的接觸時間,直接影響再生效果。在離子交換器中,再生液的流速一般控制在4 ~8m/h。如果再生液和樹脂的接觸時間不夠,可調整再生液的濃度和流速,必要時修改設備直徑。

  強型離子交換樹脂的再生濃度一般採用2%-5%,弱型離子交換樹脂容易再生,對再生效率影響不大,再生濃度一般採用0.5%一5%。

  強鹼性陰離子交換樹脂的再生流速sυ=2~4,再生時間與運行時進水中的Si02%有關。

  6.置換

  樹脂再生后,再生系統管道與樹脂層內殘存一定量的再生劑,需用水(或去離子水)進行清洗,這個過程也稱為「置換」清洗水量是系統、設備自用水量的一部分。置換過程中的需水量。

7 樹脂 -樹脂保存方法


  離子交換樹脂不能露天存放,存放處的溫度為0-40℃,當存放處溫度稍低於0℃時,應向包裝袋內加入澄清的飽和食鹽水、浸泡樹脂。此外,當存放處溫度過高時,不但使樹脂易於脫水,還會加速陰樹脂的降解。一旦樹脂失水,使用時不能直接加水,可用澄清的飽和食鹽水浸泡,然後再逐步加水稀釋,洗去鹽分,貯存期間應使其保持濕潤。

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