樹脂中毒

在離子交換過程中,某些雜質能和有用組分同時被強烈地吸附,並在樹枝上逐步積累,直至明顯的影響樹脂固有的離子交換性能。這種現象叫離子交換樹脂中毒,簡稱樹脂中毒。引起樹脂中毒的物質稱為“毒物”。引起中毒的可能是化學毒物(離子牢固地被樹脂吸附且不易解吸),也可能是物理或機械毒物(非離子物質,積累在樹脂內部會表面,阻礙離子的擴散)。

一、樹脂中毒

樹脂的中毒一般也稱樹脂的污染,分為下面三種情況:
1.無機物中毒 無機物中毒主要是由於銅、鐵、錳、鈣、鎂、鋁等鹽類在鹼性環境下水解生成氫氧化物絮狀沉澱,水中矽含量高時生成矽膠,這些物質堵塞樹脂孔道,影響了樹脂的孔道擴散,當銅離子、鐵離子等重金屬離子存在時,還會使樹脂氧化,改變樹脂結構,使樹脂喪失交換能力。
2.有機物中毒 樹脂的有機物中毒一般是針對陰離子交換樹脂而言。水中的有機物主要是動植物腐爛分解產生的腐殖酸、富維酸等帶負電基團的線形分子,其帶負電基團和陰樹脂帶正電的固定基團發生電性複合作用,緊緊地吸附在交換位置上。這些線形分子通常帶有多個負電基團,可以和樹脂的多處交換位置發生複合作用,形成一種捲曲物質纏繞在樹脂孔結構中,不但覆蓋了樹脂的官能基團,還堵塞了樹脂的孔道,使樹脂的交換能力下降,嚴重者會使離子交換反應不能進行。採用一般清洗方法很難將其從樹脂孔道中消除掉,這種現象稱為“瓶頸效應”。另外,強酸性陽樹脂被氧化的降解產物二乙烯苯及陽樹脂機械破碎形成的帶負電基團的膠狀物,也能使陰樹脂受到中毒。
3.微生物中毒 當樹脂儲存或長時間沒有進行再生時,樹脂吸附了水中的藻類和微生物,這些微生物以樹脂內硝酸鹽、胺等為營養物迅速繁殖,微生物不但污染水質,還可以破壞樹脂結構,使樹脂降低或者喪失交換能力。因此為了減少樹脂的污染和中毒,原水在進入交換柱之前應進行一定的預處理。

在用陰離子交換樹脂從酸性溶液中吸附鈾時,常見的化學毒物有矽、鉬、釩、鈦、鋯、氰化物、連多硫酸鹽等,而以矽中毒較為普遍。鹼性浸出液中的毒物主要是有機物。

二、預防樹脂中毒

預防樹脂中毒的主要措施有:

合理選擇浸出條件,控制浸出液中毒物的濃度;

將吸附液進行適當的化學處理,以除去或降低毒物的濃度。例如用氧化劑破壞鹼浸出液中的有機物;用還原劑使酸浸出液中VO3-還原成不易被吸著的VO2-等。

研製和使用新型樹脂或者從現有樹脂的類型和系列中挑選對某種毒物不易中毒的品種。

1.

合理選擇浸出條件,控制浸出液中毒物的濃度;

2.

將吸附液進行適當的化學處理,以除去或降低毒物的濃度。例如用氧化劑破壞鹼浸出液中的有機物;用還原劑使酸浸出液中VO3-還原成不易被吸著的VO2-等。

3.

研製和使用新型樹脂或者從現有樹脂的類型和系列中挑選對某種毒物不易中毒的品種。

採用適當的解吸劑將中毒物質從樹脂上解吸下來,以恢復樹脂原來的性能叫解毒(亦稱再生)。例如:矽中毒的樹脂可用苛性鈉溶液解毒;鋯或鈦中毒的樹脂可用20-40%硫酸溶液解毒等。由於有事毒物在樹脂上積累過程比較緩慢,因而這種再生的操作往往經幾個吸附-解吸循環才進行一次。

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