201×7强碱性阴离子交换树脂工艺性能

201×7强碱性阴离子交换树脂工艺性能 201×7强碱性阴离子交换树脂工艺性能与理化性能的关系 崔焕芳 王广珠 彭章华 国家电力公司热工研究院 (西安 710032) 1. 前言 201×7强碱性阴离子交换树脂是火力发电厂除盐系统中应用普遍、使用量大、投资大的一种水处理材料。它的性能好坏直接影响着热力系统的补给水品质，是电力生产安全运行的保证。 但是，在长期的使用中，树脂的理化性能、工艺性能会逐渐下降，严重时，因无法满足生产需要而不得不更换。但是，在什么情况下更换树脂，不至于出现提前报废或更换不及时而造成的浪费，多年来没有统一的标准和依据。为此，国家经贸委发布了制定火力发电厂水处理用201×7离子交换树脂报废标准的通知，由国家电力公司热工研究院研究制定。本文即是对该标准制定过程中所做工作的部分 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，并初步提出了201×7强碱性阴离子交换树脂报废的技术指标，供参考。 2. 运行中出现的问题 201×7树脂因使用时间长或受到污染、降解所至,其工艺性能会逐渐下降。主要 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为工作交换容量降低、出水品质下降、除硅能力下降，严重时还会导致混床出水不合格，无法满足生产需要。工艺性能的下降，意味着树脂本身的理化性能已发生了变化，主要有以下几点:?强型基团容量下降?含水率下降、?圆球率下降、?有机物污染、?铁污染等。 2.1 强型基团容量和含水率的下降 一般来说，阴离子交换树脂都含有强型基团和弱型基团，随着使用年限的增加，由于污染、降解等原因，强型基团会逐渐减少，弱型基团会逐渐增加。而这两种碱性基团的亲水力是不同的，树脂中极性化的 (3)化学基团越多，则结合的水分越多。因此，在使用中，强碱性阴离子交换树脂的含水率随着强型基团的下降会逐渐减少，而不会象001×7阳离子交换树脂那样，在氧化降解过程中随着骨架的氧化断链，含水 (14)率增加，树脂软化。在强型基团减少、含水率下降的情况下，强碱性阴离子交换树脂的除硅能力就会降低，出水品质下降。 2.2 有机物污染和铁污染 一般情况下，阴离子交换树脂不会象阳离子交换树脂那样，被泥沙所污损，但是会被铁污染，当然污染原因会有所不同。此外，由于大多数有机物分子都不同程度的含有羰基、羧基或甲基等，这样，阴离子 ?交换树脂与有机物之间就靠离子交换和范德华力的吸附作用，使得有机物截留在树脂中，加上凝胶型201×7离子交换树脂本身结构的不均匀性，造成阴离子交换树脂官能团中毒，即不可逆的吸附。离子交换树脂碱性越强，易受有机物污染的程度越强，而且由于再生液带入的铁沉积在树脂上，并和硅、有机物等结合在一起，形成复杂的物质形态，使得阴离子交换树脂受污染，而且，这种污染是累积式的。 被有机物污染后的201×7树脂颜色变深，从原来的淡黄色变为深棕色，严重时成为黑色，受铁污染的201×7树脂外观多为铁锈红色，严重时为深棕色。树脂受污染后，出水品质变差，工作交换容量下降，自用水率提高。有机物漏入出水中，使出水电导率增大，出水PH下降，出水中SiO含量增大，再生频繁，2 运行费用提高。，并且铁离子的存在还能够加速阴离子交换树脂的降解，因此被污染树脂中铁及有机物含量的多少也是判断树脂是否报废的一个重要指标。 2.3 圆球率下降 圆球率下降,即离子交换树脂机械强度下降。运行中表现为运行阻力加大，出水量达不到设计要求，不得不频繁反洗、再生，造成人力、物力的巨大浪费。有的树脂粉沫还可能随补给水进入热力系统，在高温高压下分解，高分子网状结构发生断裂，氧化后生成了相应的低分子有机酸，还有一些直链的高分子化合??物。树脂的分解产物将污染给水水质，通过减温水直接污染蒸汽品质。所以，当树脂机械强度下降到一定程度，即圆球率下降到?80%时，考虑到设备运行的安全、经济性,应该将树脂报废。这一点在《火力发 ?电厂水处理用001×7强酸性阳离子交换树脂报废标准》的研究中，都有详细论述，这里将直接采用。 3. 试验结果及分析 3.1 强型基团容量的改变与工作交换容量的关系 1 将一定体积的201×7树脂(氯型)置于高压反应釜中，控制一定的时间和温度，即可得到一系列强型基团容量不同的树脂。强型基团容量按照GB 5760—2000测定，以下若无特殊说明,，工作交换容量的测定均为参照美国ASTM(D3087—78) 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 测定的数据。结果见表1。 随着强型基团容量下降，树脂的工作交换容量下降，从图1上分析，并用高次方程回归，得到下列方程，相关系数r=0.9975。 -43-22?q=1.534×10C-1.579×10C+0.7301C-0.3422 ?式 式中 C:强型基团容量下降百分数 ，%; ? q:工作交换容量下降百分数， %; 从资料及我国部分电厂对201×7树脂报废的实际情况得知，大多数时候，当强型基团容量下降50%左右时，该树脂即被报废。由研究结果?式可以得出强型基团容量下降50%左右时，工作交换容量下降约16%。 表1.强型基团容量的改变与工作交换容量下降率%的关系 工作交换容量下降% 样品编号 强碱基团下降% ?q 0 0.00 0.00 1 15.92 7.04 2 37.99 12.79 3 44.13 15.85 454 56.70 18.36 5 63.97 20.69 40 6 84.01 40.80 35 30 25 20 15 10 5 工作交换容量下降率 %0 0102030405060708090 强型基团下降率 % 图1. 强型基团含量下降率与工作交换容量下降率的关系 3.2 含水率与工作交换容量下降的关系 根据试验需要制备一系列含水量不同的201×7强碱性阴离子交换树脂，并对该样品进行理化性能分析及工艺性能试验，结果如表2。含水量的测定按照GB5757—86《离子交换树脂含水率测定方法》进行，弱型基团及强型基团含量按照GB5760—2000阴离子交换树脂交换容量测定方法进行。 根据表2试验结果，可以得出树脂的含水率与工作交换容量下降的回归方程式如下: -332 ?q=-8.047×10X+0.9160X-35.456X+483.385?式 其相关系数r=0.9953; 式中 X:树脂的含水率，%; ?q:工作交换容量下降百分数， %; 令?q″=0，X=37.95，说明该方程在点(37.95，17.29)处有拐点。一般来说强碱性离子交换树脂其强型基团的降解有两种情况。一是强型基团降解为弱性基团，二是强型基团的脱落。在降解初期，随着强型基团的降解，弱性基团明显增加，表现为工作交换容量下降速度缓慢;但是，随着强型基团的进一步降解， 2 弱性基团增加的速度明显降低，说明这时的降解是以强型基团的脱落为主要方向，表现为工作交换容量下降速度加快，见图2。这就是方程?的曲线出现拐点的原因。那么，为了保证电力生产的安全进行，应该45在拐点出现之前给以控制。结合强型基团容量的改变与工作交换容量的关系，由方程?通过计算可以得出，若工作交换容量下降率为16%时，树脂的含水量约为40%。 40 表2 含水量与工作交换容量下降%的关系如下: 35样 品 编 号 0 1 2 3 4 5 6 含 水 率 % X 48.17 47.03 41.72 40.46 36.68 33.90 25.64 30工作交换容量下降% ?q 0 7.04 12.79 15.85 18.36 20.69 40.80 弱型基团含量 mmol/gR 0.16 0.22 0.29 0.31 0.32 0.35 0.36 25 20 15 10 5 工作交换容量下降率 %0 051015202530354045505560 含水量 % 图2 含水量与工作交换容量下降率的关系图 3.3 有机物污染对201×7离子交换树脂工艺性能的影响 用生化试剂腐植酸，制备一系列受不同程度有机物污染的201×7离子交换树脂，树脂中有机物含量按照201×7阴离子交换树脂报废标准(征求意见稿)中附录C进行，结果见表3。 表3. 树脂中有机物含量与工作交换容量下降率%的关系 (COD)样品编号 工作交换容量下降率Mn mgO/L2R ?q % 0 32 0 1 1832 13.11 2 2786 17.24 3 4563 22.93 4 5103 26.64 5 8435 32.76 6 10530 38.18 3 45 40 35 30 25 20 15 工作交换容量下降率 %10 5 0 0100020003000400050006000700080009000100001100012000 有机物含量(COD)图3 有机物含量与工作交换容量下降率的关系从图3可以看出,，随着有机物污染的加重，工作交换容量明显下降。用高次方程进行回归,得到下列 方程，相关系数:r=0.9986。 -113-72-3?q=3.862×10×A-8.621×10×A+8.435×10×A-0.1581 ?式 式中 A: 树脂中有机物含量， (COD)mgO/L Mn 2R ? q: 工作交换容量下降百分数， % 由方程?可以得出，当工作交换容量下降百分数为16%时，树脂中有机物含量 (COD)为Mn 2450mgO/L。即当树脂中有机物含量 (COD)?2450mgO/L时，树脂的工作交换容量已严重下降。 2RMn 2R 3.4 铁污染对201×7树脂工作交换容量的影响 制备一系列受不同程度铁污染的201×7强碱性阴离子交换树脂，树脂中含铁量的分析按照DL/T673 —1999中附录C《离子交换树脂中含铁量的测定方法》进行，结果见表4。 表4. 树脂中含铁量与工作交换容量下降率%的关系: 树脂中含铁量 工作交换容量下降% 样品编号 Fe mg/kg?q 湿R 1 122 0 2 2230 4.61 253 3176 9.54 4 4490 11.53 5 4867 13.49 206 7002 19.33 15 10 5 工作交换容量下降率 % 0 010002000300040005000600070008000 铁含量 mg/kg干树脂 图4 铁含量与工作交换容量下降率的关系曲线 4 由以上试验结果分析得出，树脂中含铁量与工作交换容量下降率%关系式如下: -3 Y=2.845×10X-0.6302 ?式 相关系数:r=0.9935; 式中 X:.树脂中含铁量，mgFe/kg;湿R Y:树脂工作交换容量下降率，%; 由方程?得出，当树脂工作交换容量下降16%时。树脂中含铁量约为6000 mgFe/kg。 湿R4. 结论 4.1 离子交换树脂的工艺性能与理化性能之间有着必然的内在关系，通过测定树脂的理化性能即可判断出离子交换树脂工艺性能的好坏。 4.2 根据理化性能分析结果，对树脂出现的问题应及时采取措施，尤其是当发现树脂受污染后，应及时予以复苏，复苏 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 应该通过小试来确定，同时进行经济分析。 4.3 圆球率对离子交换树脂工艺性能的影响主要由树脂层中细小的破碎颗粒层引起，因此当树脂其它性能指标下降不大时，就没有必要将整个交换器内树脂全部报废，只需要将这部分细小的破碎颗粒除去。为此，在大反洗后，应逐层取样测定圆球率，报废指标为圆球率?80%。 4.4 综合以上研究结果，当201×7离子交换树脂理化性能测定结果达到下表指标值时，即可报废。 表5. 强碱性阴离子交换树脂(201×7)的报废指标 项目名称 指标值 16 工作交换容量下降% ? 50 强型基团容量下降% ? 40 含水率% ? 80 圆球率% ? 2500 有机物含量mgO/L2R (COD)? Mn 6000 铁含量mgFe/kg? 湿R 参考资料: ?《化学水处理》 电力部热工研究院化学所 1996.3. ?《离子交换树脂的污染》 朱兴宝 山东科学技术出版社 1989.5. ?《离子交换树脂》 夏笃伟 化学工业出版社 1983. ?《离子交换树脂在高温高压下的分解》 水电部西安热工研究所(内部资料)1986.3. 李志刚 ?《阴离子交换树脂更换及再利用》 纪玉珊 黑龙江电力技术 ?《水处理离子交换树脂的报废指标》(试行) 中石化行业标准 ?《从树脂分析判断其使用寿命》 宋珊卿 电力设计水处理动态 1991.4 ? V.K.Purt and S.T.Costa, Treat resins Properly to derive ful1 benefitsof ion exchange,《POWER》,sep.1986. ?《热力发电厂水处理》 武汉水利电力大学 ?《化工数据处理》 江体乾 1984.4. ? DL/T 673-1999《火力发电厂水处理用001×7强酸性阳离子交换树脂报废标准》 ?《001×7强酸性阳离子交换树脂经济运行的分析与评价》 热力发电 2000.5. 王广珠、崔焕芳、等 ? 《火力发电厂水处理用001×7强酸性阳离子交换树脂报废标准的研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 》 1998.7. 热工研究院 王广珠、汪德良、崔焕芳、邵林、吴文 ? 《离子交换树脂》 R.柯宁著 1960.3第1版P336页 5