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离子交换树脂污染原因分析及复苏方法
优质期刊推荐电厂用阳离子交换树脂硫酸根溶出特性研究--《长沙理工大学》2011年硕士论文
电厂用阳离子交换树脂硫酸根溶出特性研究
【摘要】：近些年来,国内外多个核电站都曾发生过凝结水精处理系统投运后导致蒸汽发生器水中SO_4~(2-)含量明显升高甚至超标的问题。研究发现,造成蒸汽发生器水中SO_4~(2-)含量升高现象的主要原因是强酸阳离子交换树脂的SO_4~(2-)溶出及破碎阳树脂漏入热力系统后的高温分解。
针对强酸阳树脂的SO_4~(2-)溶出问题,本文采用动态循环溶出和静态浸泡相结合的方法研究了目前凝结水精处理常用的几种苯乙烯系强酸阳树脂的SO_4~(2-)溶出特性。其中,动态溶出实验结果表明,阳树脂的SO_4~(2-)溶出量随时间的延长而增加,个别树脂有趋于溶出平衡的趋势(如SP112H);除001×7外,SO_4~(2-)的溶出速率随时间增加而减小。在静态浸泡过程中,阳树脂的SO_4~(2-)溶出量也随时间增加而增加,SO_4~(2-)的溶出速率虽然在短期浸泡(136d)期间稍有波动,但从长期浸泡(345d)结果来看,其总溶出速率仍随时间增加呈下降趋势。通过一系列溶出实验的对比和分析可知,不同型号阳树脂的SO_4~(2-)溶出行为(包括溶出量和溶出速率)存在较大差异,动态条件下的SO_4~(2-)溶出量及溶出速率都明显高于静态,大孔型阳树脂的SO_4~(2-)溶出量小于凝胶型,旧树脂的SO_4~(2-)溶出量远小于新树脂,阴、阳树脂等体积均匀混合后几乎无SO_4~(2-)溶出。通过对溶出液进行高温和氧化处理,发现阳树脂溶出物中除SO_4~(2-)之外还含有一些有机磺酸盐,它们在高温或氧化条件下会继续分解产生SO_4~(2-);而且,阳树脂溶出物经高温或氧化处理后还会分解产生大量低分子有机酸。
为了解阳树脂高温条件下分解产生SO_4~(2-)的特性,本文采用高压釜实验对几种凝结水精处理常用阳树脂进行了高温分解。实验结果表明,当温度达到280℃后,高温分解前后阳树脂的形貌将发生明显变化,主要表现为粒径缩小且颜色加深;阳树脂分解产生SO_4~(2-)的量随分解温度的升高而增大,当温度超过200℃后其分解产生SO_4~(2-)的量会骤增,并产生大量酸性物质;在280℃高温条件下,阳树脂分解产生SO_4~(2-)的量随分解时间的增加而增加,且其分解产生SO_4~(2-)的量与树脂的全交换容量相关,全交换容量大则分解产生的SO_4~(2-)量也多;旧树脂分解产生SO_4~(2-)的量略小于新树脂,但分解后会产生更多的酸性物质;实测SO_4~(2-)结果与红外光谱检测结果都表明S200阳树脂280℃高温分解24h后几乎已达到完全分解分解。
根据上述实验结果,指出阳树脂的溶出物或其自身进入热力系统后,在高温条件下分解产生的SO_4~(2-)和酸性物质会严重影响汽水品质,并导致热力系统设备管道的腐蚀。因此,建议在凝结水精处理用树脂选型时,应选择强酸阳树脂SO_4~(2-)溶出量较少,且具有更高抗渗透冲击性能及抗氧化稳定性能的树脂。而且,还必须采取相应的有效措施防止树脂破碎并及时排除碎树脂。
最后,简单阐述了阳树脂SO_4~(2-)溶出及高温分解产生SO_4~(2-)的机理,指出阳树脂的SO_4~(2-)溶出过程其实是苯环化合物在一定温度环境下的去磺化反应,而阳树脂高温分解产生SO_4~(2-)的机理实际上是高温条件下由于C—S键断裂而使其交换基团(—SO3H)从树脂骨架上脱落的不可逆的“去磺化”反应。
【学位授予单位】：长沙理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TQ425.23
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