火电厂离子交换树脂电再生可行性探讨

樊跃斌

摘要：本文主要针对火电厂补给水处理流程的缺陷问题，如除盐工艺缺陷问题，提出一种全新的方法措施，以期可以给火电厂补给水处理流程提供良好保障。重点结合离子交换树脂再生方法及技术内容，利用电能技术条件，实现离子交换树脂电再生的可能。并在此基础上，通过实验论证探究该种方法的可行性以及存在的问题，提出相关优化措施，以供参考。

关键词：火电厂;离子交换树脂;电再生;可行性;

对于火力发电厂生产工艺流程而言，水即可以作为热力系统的工作介质，又可以作为热力设备的冷却介质。其中，对于补给水水质要求而言，火电厂用水标准较为严格，像超高压及以上的热力设备机组在补给水质量方面必须与纯水接近。但是结合实际情况来看，多数火电厂在原水获取方面多以城市污水厂、未经处理的地表水或者地下水为主，必须经过科学、合理的预处理，即除盐处理后才可以用作锅炉补给水使用。为确保补给水质量安全，各大火电厂重点针对补给水的除盐处理工作进行研究与分析，主张应用离子交换等工艺方式优化补给水水质。但是部分方法存在环境污染问题，因此需要研究人员立足于火电厂补给水现状，提出相关的优化措施，以期确保补给水水质安全。

1实验背景与原理分析

1.1实验背景

近些年来，研究人员针对电渗析法与离子交换法的优势问题进行了重点研究与分析，主张将电渗析与离子交换技术进行有机结合，确立出一个全新的技术体系—-电去离子技术体系（EDI）。电去离子技术体系通过混合处理阴离子与阳离子交换树脂，不再借助化学药剂就可以实现电再生过程[1]。根据近些年的应用效果来看，电去离子技术取得了初步效益。在这样的研究背景下，研究人员提出“是否可以利用电能实现离子交换树脂直接再生的可行性”等问题，目的在于借助水电离再生功能将失效的离子交换树脂进行优化处理，避免以往酸碱再生的环境污染问题。针对于此，本文主要结合上述问题，重点针对火电厂离子交换树脂电再生可行性问题进行探讨与分析。

1.2实验原理

将改装好的普通电渗析再生室中输入已失效的离子交换树脂（利用初级除盐水进行处理）。鉴于初级除盐水盐成分含量较少的影响，因此促使在极限电流条件下其无法承担过多的导电任务。如此一来，导致少量水电离产生的氢离子与氢氧根离子会承担导电任务。盐分在阴阳离子的直接驱动作用下，会发生向两侧迁移的现象问题。其中，氢离子一旦进入失效树脂的外电层当中，势必会对钙离子、镁离子等发生化学反应，主要以置换反应为主。

在此过程中，阳树脂会受到再生反应的影响转变成为H行。而被置换下来的钙离子、镁离子等则会在极短的位移变化中进入阳膜边界当中。受到阳膜活性基团的作用会进入浓水室当中，清除干净。如此一来，再生反应基本上可以得到再次顺利进行。根据反应原理来看，上述反应的不断进行促使弱电解质发生电离反应，促使混床内的失效阳离子会在交换树脂的介质作用下而满足再生反应目标。同理，被硫酸根离子、氯离子等饱和失效的阴离子也会在交换树脂的作用下，满足再生反应目標[2]。

2实验装置与方法

2.1 实验装置

关于实验装置的选择问题，主要以单级三隔室离子交换树脂再生装置为主。该装置在组成方面与普通电渗析器相仿，主要以阴极室、阳极室以及再生室为主。其中，再生室主要是将完全失效的阴阳离子交换树脂，按照一定的实验要求进行合理处置，如利用蠕动泵实现循环过程，以便合理的调整再生室温度。另外，关于离子交换树脂的选择问题，建议火电厂工作人员可以根据火电厂实际需求进行合理选择，本实验主要以苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂为研究装置。另外，选择合理的水处理实验装置、离子交换柱等。

2.2 实验方法

正式实验之前，事先利用化学处理方法将完全失效的阴阳离子交换树脂装入到再生室当中，并且在极室内部灌入一定浓度的硫酸钠溶液。接通电源之后，根据实际情况调整电压，以便可以随时监测实验过程电压变化情况以及电流情况。与此同时，重点关注再生室温度变化情况，尽量将温度控制在合理范围内，如50℃以内。再生实验结束之后，利用高纯水取出树脂。并且按照小型水处理实验要求，作为衡量再生结果的指标数据[3]。

3实验结果与分析

3.1 实验结果

混床树脂电再生基本趋势主要以随着通电量的不断增加，促使工作交换容量也趋于增加发展，可以满足现场标准要求，然而，随着实验次数的不断累积，逐渐出现再生时间长、重现性差、树脂理化性能严重下降、阴阳树脂再生不平衡等现象问题。我们需要针对这一问题进行重点研究与分析，以供参考。

3.2 实验分析

失效树脂趋于饱和化状态发展时，基本无法再参与离子交换过程当中。此时会受到直流电场的横向迁移作用，进入工作底部过程中所有离子会发生迁移变化问题。同时保护层内部电解质离子较少，浓差变化问题明显，促使水电离反应不断发生，生成大量的氢离子与氢氧根离子。而对于失效层与工作层而言，内部离子浓度较高，浓差极化问题不明显，难以发生水电离现象。最重要的是，树脂颗粒在此过程中发生循环反应，如再生—失效—再生，导致树脂颗粒发生明显的膨胀变化，引发其理化性能下降、再生效果不稳定等变化问题。

4结论

总而言之，基于本实验条件下通过利用水电离方法可以直接实现再生离子交换树脂的要求。但是从客观角度上来看，水电离方法获取的再生例子交换树脂在存在再生时间长、重现性差以及树脂理化性能下降等不同方面和程度的缺陷问题，因此在可行性方面有待考究或者是有待寻求一种优化措施进行处理。再加上水电离本质上属于微观电化学领域范畴，难以运用常规实验手段对其进行研究与分析。针对于此，建议研究人员应该重点夯实自身对于水电离问题的基础性研究力度，以确保水电离理论知识得以顺利运用，为后续生产实践提供指导建议。

参考文献：

[1]赵英，路光杰，尹连庆.火电厂离子交换树脂电再生可行性探讨[J]. 电力科学与工程，2012（04）：73-75.

[2]赵菲. 火电厂离子交换树脂电再生的实验研究[D].华北电力大学，2012.

[3]王方，王明亚，王明太. 混床离子交换树脂电再生技术[J]. 当代化工，2016，39（05）：563-566.

（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）