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树脂颗粒的破碎

目前化学除盐使用的离子交换树脂,其颗粒都是完整的球体。在使用过程中,少量的树脂因磨损、涨缩等原因发生破碎现象是正常的。这些破碎的树脂积在树脂层中会造成水流阻力的增大,影响设备的正常运行。为此,应在离子交换器的反洗过程中将它们除去。在正常情况下,树脂的年损耗率如表1所示,当树脂颗粒的破碎率和损耗率明显超过正常值时,可认为该树脂发生了破损问题。

1    离子交换树脂的年损耗率

名树脂称

年损耗率(%

固定床  001×7

 5

固定床  201×7

 10

移动床

10 ~ 15

在树脂的贮存、运输和使用过程中,都可能造成树脂颗粒的破碎。常见的原因有:

1. 制造质量差。树脂在制造过程中,由于工艺参数维持不当,会造成部分或大量树脂颗粒发生裂球或破碎现象,表现为树脂颗粒的压碎强度低和磨后圆球率低。

2. 冰冻。树脂颗粒内部含有大量的水分,在零度以下温度贮存或运输时,这些水分会结冰,体积膨胀,造成树脂颗粒的崩裂。冻过的树脂在显微镜下可见大量裂缝,使用后短期内就会出现严重的破碎现象。为了防止树脂受冻,应将树脂保存在5 ~ 40℃下,避开在冰冻期运输。

3. 干燥。树脂颗粒暴露在空气中,会逐渐失去其内部水分,树脂颗粒收缩变小。干树脂浸在水中时,它会迅速吸收水分,粒径胀大,从而造成树脂的裂球和破碎。为此,在树脂的贮存和运输过程中要保持密封,防止干燥。对已经风干的树脂,应先将它浸入饱和食盐水中,利用溶液中高浓度的离子,抑制树脂颗粒的膨胀,再逐渐用水稀释,以减少树脂的裂球和破碎。

4. 渗透压的影响。正常运行状态下的树脂,在失效过程中,树脂颗粒会产生膨胀或收缩的内应力。树脂在长期的使用中,多次反复膨胀和收缩,是造成树脂颗粒发生裂纹或破碎的主要原因。树脂膨胀与收缩的速度取决于树脂转型的速度,而转型的速度又取决于进水的盐类浓度和流速。凝胶型树脂用作天然水化学除盐时,最高流速一般不超过40m/h,用作凝结水除盐时,最高流速一般不超过60 m/h。大孔型树脂因骨架结构牢固,孔隙率较大,能承受较大的转型速度,凝结水的流速可高达100 m/h。 
表2是树脂渗透压实验的结果,由此可以看出树脂反复用酸、碱转型,强化了渗透压变化对树脂裂球的影响,同时,也可看出反复转型是树脂破碎的主要原因。树脂在再生过程中,因溶液浓度较高,离子的压力使树脂颗粒的体积变化减少,渗透压的影响降低,因此一般不会造成树脂颗粒的破碎。

2    树脂反复转型后的裂球率(%

凝胶型树脂 大孔型树脂

新树脂

6.9

0

用酸、碱反复转型100次后的树脂

80.5

0.3

 

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