CN102658217A - 有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及复苏药剂 - Google Patents
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Abstract
有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及复苏药剂，它涉及有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及复苏药剂，本发明要解决现有的复苏方法对有机物污染较为严重或大分子线性有机物在阴离子交换树脂内部缠绕较为紧密时洗脱效果不好以及现有的复苏药剂配方不能增加强碱基团数量的问题。本发明中有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法通过如下步骤来实现：一、阴树脂的转型；二、冲洗；三、去除阴树脂有机物污染而使其复苏；四、冲洗。五、再生。本发明中有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法所用的复苏药剂，由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成。本发明适用于阴树脂有机物污染的复苏，对阳树脂的有机物污染的去除亦有效。
Description
技术领域
本发明涉及有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及复苏药剂。
背景技术
在水处理领域，将离子交换树脂用于水的软化和脱盐这一工程实践已有近七十年的历史。天然水中的阳离子，例如Na+，Ca2+，和Mg2+被阳离子交换树脂去除。水中的阴离子例如Cl-，SO4 2-，被阴离子交换树脂去除。
阴离子交换树脂会吸附进水中的有机物，但在再生过程中，这些有机物并不会像阴、阳离子那样从树脂上被洗脱下来。这样就会造成阴离子交换树脂的有机物污染。关于去除阴离子交换树脂的有机物污染的问题，水处理领域内的科技人员研发出了一些经典复苏方法。比较广泛的是用较高浓度的盐溶液（一般在10%或者更多），还有用复配盐碱液对阴离子交换树脂内的有机物进行浸泡洗脱。前者的复苏方法步骤比较繁琐，且效果并不稳定。后者当阴离子交换树脂的有机物污染较为严重或大分子线性有机物在阴离子交换树脂内部缠绕较为紧密时，对有机物的洗脱效果往往不能令人满意，复苏后有机物含量CODMn值高达2000~2500mg/L。
发明内容
本发明是要解决现有的复苏方法对有机物污染较为严重或大分子线性有机物在阴离子交换树脂内部缠绕较为紧密时洗脱效果不好以及现有的复苏药剂不能增加强碱基团数量的问题，而提供一种有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及复苏药剂。
本发明中有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法是通过以下步骤实现的：一、阴离子交换树脂的转型：用重量百分比浓度为8%~10%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为18~22℃，循环流速为2.5~3.5m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡6~10小时后，完成转型。二、冲洗：转型完毕后，排掉废液，用脱盐水对阴离子交换树脂进行反向冲洗，冲洗时间为1.5~2.5h，冲洗流速为18~22m/h。三、去除阴离子交换树脂有机物污染而使其复苏：复苏药剂的总体积是待复苏阴离子交换树脂体积的4倍。共分4次对阴离子交换树脂进行洗脱复苏，每批复苏药剂的体积与待复苏阴离子交换树脂体积相同，每次复苏药剂的重量百分比组成分别为1~15%NaCl+0.5~4%NaOH+0.1~10%有机助剂；每次洗脱时间控制在1.5~2h范围内。复苏过程温度控制在36~42℃范围内，整个过程复苏药剂循环流速控制在3.5~4.5m/h。每次洗脱后，阴离子交换树脂用脱盐水冲洗18~22min，流速控制在8~12m/h范围内。在第三次洗脱过程与第四次洗脱过程之间，进行一次氧化过程，这个过程需要先投加保护剂，保护剂为4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基或1-羟基-2,2,6,6-四甲基-4-氧代哌啶盐酸盐，重量百分比浓度为0.05%~3%，用量为阴离子交换树脂体积的1.2~1.5倍，投加保护剂后需浸泡50~60min后，再加入氧化剂，氧化剂为NaClO，使其重量百分比浓度为0.5%~6%，氧化时间为15~60min，采用循环浸泡的方式，流速控制在5~7m/h范围内。循环结束后，还要用重量百分比浓度为3%的Na2SO3溶液循环冲洗20~30min，流速控制在3.5~4.5m/h范围内，以去除阴离子交换树脂罐中的残余氧化剂。四、冲洗：复苏后的阴离子交换树脂用脱盐水进行反向冲洗，时间为2.5~3.5h反向冲洗流速控制在9~11m/h。五、再生：阴离子交换树脂复苏后，进行其再生以备用。
本发明中一种去除阴离子交换树脂铁污染的复苏药剂配方，由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成，其中NaCl、NaOH和有机助剂的在水中的重量百分比浓度分别为1~15%、0.5~4%和0.1~10%。
有机助剂为甲醇、乙醇、异丙醇、磺酸、苯磺酸或十二烷基本磺酸。
本发明的有益效果：
1、复苏药剂中由NaCl、NaOH和有机助剂溶液组成，与传统方法比较，洗脱环境为碱性环境对有机物污染较为严重或大分子线性有机物在阴离子交换树脂内部缠绕较为紧密的情况下，洗脱后增加了强碱基团交换容量，即增大了强碱基团在全部功能基团中的比例，洗脱效果更佳，
2、在复苏过程中使用氧化剂，用以提高去除有机物的复苏效果，加入氧化剂使其与受污染的阴离子交换树脂实现短时接触（短时氧化），对附着在阴离子交换树脂上的大分子线性有机物进行破坏，使其断链进而更好地被盐碱液洗脱下来，增强洗脱效果。
3、在复苏过程中使用保护剂用以保护阴离子交换树脂内自身骨架结构以及位于其上的功能基团（尤其是对阴离子交换树脂的交换容量起着决定性作用的季铵基团和叔胺基团）不受破坏，最大限度地恢复阴离子交换树脂的交换容量。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法及药剂配方按以下步骤进行：一、阴离子交换树脂的转型：用重量百分比浓度为8%~10%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为18~22℃，循环流速为2.5~3.5m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡6~10小时后，完成转型。二、冲洗：转型完毕后，排掉废液，用脱盐水对阴离子交换树脂进行反向冲洗，冲洗时间为1.5~2.5h，冲洗流速为18~22m/h。三、去除阴离子交换树脂有机物污染而使其复苏：复苏药剂的总体积是待复苏阴离子交换树脂体积的4倍。共分4次对阴离子交换树脂进行洗脱复苏，每批复苏药剂的体积与待复苏阴离子交换树脂体积相同，每次复苏药剂的重量百分比组成分别为1~15%NaCl+0.5~4%NaOH+0.1~10%有机助剂；每次洗脱时间控制在1.5~2h范围内。复苏过程温度控制在36~42℃范围内，整个过程复苏药剂循环流速控制在3.5~4.5m/h。每次洗脱后，阴离子交换树脂用脱盐水冲洗18~22min，流速控制在8~12m/h范围内。在第三次洗脱过程与第四次洗脱过程之间，进行一次氧化过程，这个过程需要先投加保护剂，保护剂为4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基或1-羟基-2,2,6,6-四甲基-4-氧代哌啶盐酸盐，重量百分比浓度为0.05%~3%，用量为阴离子交换树脂体积的1.2~1.5倍，投加保护剂后需浸泡50~60min后，再加入氧化剂，氧化剂为NaClO，使其重量百分比浓度为0.5%~6%，氧化时间为15~60min，采用循环浸泡的方式，流速控制在5~7m/h范围内。循环结束后，还要用重量百分比浓度为3%的Na2SO3溶液循环冲洗20~30min，流速控制在3.5~4.5m/h范围内，以去除阴离子交换树脂罐中的残余氧化剂。四、冲洗：复苏后的阴离子交换树脂用脱盐水进行反向冲洗，时间为2.5~3.5h反向冲洗流速控制在9~11m/h。五、再生：阴离子交换树脂复苏后，进行其再生以备用。
本发明的有益效果：
1、复苏药剂中由NaCl、NaOH和有机助剂溶液组成，与传统方法比较，洗脱环境为碱性环境对有机物污染较为严重或大分子线性有机物在阴离子交换树脂内部缠绕较为紧密的情况下，洗脱后增加了强碱基团交换容量，即增大了强碱基团在全部功能基团中的比例，洗脱效果更佳。
2、在复苏过程中使用氧化剂，用以提高去除有机物的复苏效果，加入氧化剂使其与受污染的阴离子交换树脂实现短时接触（短时氧化），对附着在阴离子交换树脂上的大分子线性有机物进行破坏，使其断链进而更好地被盐碱液洗脱下来，增强洗脱效果。
3、在复苏过程中使用保护剂用以保护阴离子交换树脂内自身骨架结构以及位于其上的功能基团（尤其是对阴离子交换树脂的交换容量起着决定性作用的季铵基团和叔胺基团）不受破坏，最大限度地恢复阴离子交换树脂的交换容量。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中阴离子交换树脂转型用重量百分比浓度为8.5%~9.5%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为19~21℃，循环流速为2.8~3.2m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡的时间为7~9小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中阴离子交换树脂转型用重量百分比浓度为9%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为20℃，循环流速为3m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡的时间为8小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中用脱盐水冲洗时间为1.8~2.2h，冲洗流速为19~21m/h。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中用脱盐水冲洗时间为2h，冲洗流速为20m/h。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中每次复苏药剂的重量百分比组成分别为3~12%NaCl+1~3.5%NaOH+0.5~8%有机助剂，保护剂重量百分比浓度为0.15%~2.5%，氧化剂重量百分比浓度为1%~5%。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中每次复苏药剂的重量百分比组成分别为10%NaCl+2%NaOH+1%有机助剂，保护剂重量百分比浓度为1%，氧化剂重量百分比浓度为2%。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四中冲洗时间为2.8~3.2h，反向冲洗流速为9.5~10.5m/h。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式中一种去除阴离子交换树脂铁污染的复苏方法所使用的复苏药剂，由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成，其中NaCl、NaOH和有机助剂的在水中的重量百分比浓度分别为1~15%、0.5~4%和0.1~10%。
有机助剂为甲醇、乙醇、异丙醇、磺酸、苯磺酸或十二烷基本磺酸。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：复苏药剂，由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成，其中NaCl、NaOH和有机助剂的在水中的重量百分比浓度分别为10%、2%和1%。其它成分和参数与具体实施方式九相同。
为验证本发明的有益效果，进行了如下实验（实验中阴离子交换树脂的体积为10.4m3，阴离子交换树脂罐有效容积为18m3，，规格为直径2.8m，上室高度1.8m，下室高度2.2m）：
实验一：有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法是按下列步骤进行的：一、阴离子交换树脂的转型：阴离子交换树脂在运行过程中为氢氧型，为使其稳定，在复苏前必须转为氯型。用重量百分比浓度为9%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度控制在19~21℃，循环流速控制在2.9~3.1m/h范围内，采用上进下出方式循环。循环浸泡10小时后，完成转型。二、冲洗：转型完毕后，排掉废液，用脱盐水对阴离子交换树脂进行反向冲洗，冲洗时间为2h，流速控制在19~21m/h范围内。三、去除阴离子交换树脂有机物污染而使其复苏：复苏药剂的总体积是待复苏阴离子交换树脂体积的4倍。共分4次对阴离子交换树脂进行洗脱复苏，每批复苏药剂的体积与待复苏阴离子交换树脂体积相同，每次复苏药剂的重量百分比组成分别为10%NaCl+2%NaOH+1%有机助剂；每次洗脱时间为1.8h。复苏过程温度控制在38~40℃范围内，整个过程复苏药剂循环流速控制在3.8~4.2m/h。每次洗脱后，阴离子交换树脂用脱盐水冲洗20min，流速控制在9~11m/h范围内。在第三次洗脱过程与第四次洗脱过程之间，还要进行一次氧化过程，这个过程需要先投加保护剂，保护剂为4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基或1-羟基-2,2,6,6-四甲基-4-氧代哌啶盐酸盐，重量百分比浓度为2%，用量为15.6m3，投加保护剂后需浸泡60min后，再加入氧化剂，氧化剂为NaClO，使其重量百分比浓度为5%，氧化时间为60min，采用循环浸泡的方式，流速控制在5~7m/h范围内。循环结束后，还要用重量百分比浓度为3%的Na2SO3溶液循环冲洗30min，流速控制在3.5~4.5m/h范围内，以去除阴离子交换树脂罐中的残余氧化剂。四、冲洗：复苏后的阴离子交换树脂用脱盐水进行反向冲洗，时间为3h反向冲洗流速控制在9~11m/h。
取经过本发明方法处理后的阴离子交换树脂60mL，经检测阴离子交换树脂中有机物含量为700mg/L，而实际生产中常用的复配盐碱液法复苏阴离子交换树脂后有机物含量高达达2000~2500mg/L，除有机物效率较后者有了显著地提高。
Claims (10)
1.有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：
一、阴离子交换树脂的转型：用重量百分比浓度为8%~10%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为18~22℃，循环流速为2.5~3.5m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡6~10小时后，完成转型。二、冲洗：转型完毕后，排掉废液，用脱盐水对阴离子交换树脂进行反向冲洗，冲洗时间为1.5~2.5h，冲洗流速为18~22m/h。三、去除阴离子交换树脂有机物污染而使其复苏：复苏药剂的总体积是待复苏阴离子交换树脂体积的4倍。共分4次对阴离子交换树脂进行洗脱复苏，每批复苏药剂的体积与待复苏阴离子交换树脂体积相同，每次复苏药剂的重量百分比组成分别为1~15%NaCl+0.5~4%NaOH+0.1~10%有机助剂；每次洗脱时间控制在1.5~2h范围内。复苏过程温度控制在36~42℃范围内，整个过程复苏药剂循环流速控制在3.5~4.5m/h。每次洗脱后，阴离子交换树脂用脱盐水冲洗18~22min，流速控制在8~12m/h范围内。在第三次洗脱过程与第四次洗脱过程之间，进行一次氧化过程，这个过程需要先投加保护剂，保护剂为4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基或1-羟基-2,2,6,6-四甲基-4-氧代哌啶盐酸盐，重量百分比浓度为0.05%~3%，用量为阴离子交换树脂体积的1.2~1.5倍，投加保护剂后需浸泡50~60min后，再加入氧化剂，氧化剂为NaClO，使其重量百分比浓度为0.5%~6%，氧化时间为15~60min，采用循环浸泡的方式，流速控制在5~7m/h范围内。循环结束后，还要用重量百分比浓度为3%的Na2SO3溶液循环冲洗20~30min，流速控制在3.5~4.5m/h范围内，以去除阴离子交换树脂罐中的残余氧化剂。四、冲洗：复苏后的阴离子交换树脂用脱盐水进行反向冲洗，时间为2.5~3.5h反向冲洗流速控制在9~11m/h。五、再生：阴离子交换树脂复苏后，进行其再生以备用。
2.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤一中阴离子交换树脂转型用重量百分比浓度为8.5%~9.5%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为19~21℃，循环流速为2.8~3.2m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡的时间为7~9小时。
3.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤一中阴离子交换树脂转型用重量百分比浓度为9%的食盐水对阴离子交换树脂进行循环浸泡，温度为20℃，循环流速为3m/h，采用上进下出方式循环，循环浸泡的时间为8小时。
4.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤二中用脱盐水冲洗时间为1.8~2.2h，冲洗流速为19~21m/h。
5.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤二中用脱盐水冲洗时间为2h，冲洗流速控制在20m/h。
6.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤三每次复苏药剂的重量百分比组成分别为3~12%NaCl+1~3.5%NaOH+0.5~8%有机助剂，保护剂重量百分比浓度为0.15%~2.5%，氧化剂重量百分比浓度为1%~5%。
7.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤三中每次复苏药剂的重量百分比组成分别为10%NaCl+2%NaOH+1%有机助剂，保护剂重量百分比浓度为1%，氧化剂重量百分比浓度为2%。
8.如权利要求1所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法，其特征在于步骤四中冲洗时间为2.8~3.2h，反向冲洗流速为9.5~10.5m/h。
9.有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法所用的复苏药剂，其特征在于它由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成，其中NaCl、NaOH和有机助剂的在水中的重量百分比浓度分别为1~15%、0.5~4%和0.1~10%。
有机助剂为甲醇、乙醇、异丙醇、磺酸、苯磺酸或十二烷基本磺酸。
10.如权利要求9所述的有机物污染的阴离子交换树脂的复苏方法所用的复苏药剂，其特征在于它由由NaCl、NaOH、有机助剂和水组成，其中NaCl、NaOH和有机助剂的在水中的重量百分比浓度分别为10%、2%和1%。
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