Stabilność chemiczną żywicy można wyrazić poprzez jej zdolność do wytrzymywania działania środka utleniającego. Po utlenieniu żywicy kationowej łańcuch szkieletu ulega głównie przerwaniu, natomiast żywica anionowa ulega degradacji głównie przez czwartorzędowe grupy aminowe.
1. Utlenianiekationżywica:
Podczas utleniania żywicy kationowej szkielet zostaje rozbity i powstają niskocząsteczkowe związki kwasu sulfonowego i grupy kwasu karboksylowego. Reakcja jest następująca:
Utleniaczem napotykanym przez żywicę kationową jest głównie tlen powstający w wyniku reakcji wolnego chloru i wody, a reakcja jest następująca:
W przeszłości wolny chlor w wodzie surowej pochodził głównie z dezynfekcji wody użytkowej. W ostatnich latach, ze względu na wzrost zawartości materii organicznej i bakterii w wodzie naturalnej, przed koagulacją i klarowaniem należy dodawać chlor także w celu uzyskania sterylizacji i zmniejszenia ChZT. Dlatego należy zwrócić uwagę na uszkodzenie żywicy kationowej przez wolny chlor. W procesie regeneracji użycie złej jakości przemysłowego kwasu solnego lub kwasu solnego będącego produktem ubocznym, który zawiera utleniacze, również spowoduje uszkodzenie żywicy kationowej. Ogólnie wymagane jest, aby zawartość wolnego chloru w wodzie surowej urządzeń do demineralizacji chemicznej była mniejsza niż 0,1 mg/l.
2. Metody zapobieganiakationżywica przed utlenieniem:
(1) Filtracja na węglu aktywnym. Powszechną metodą zapobiegania utlenianiu żywicy kationowej jest filtracja na węglu aktywnym. Zasada usuwania wolnego chloru przez węgiel aktywny nie polega po prostu na adsorpcji, ale na reakcji chemicznej zachodzącej na powierzchni. Kiedy chlor zaadsorbowany na powierzchni węgla aktywnego osiągnie określone stężenie, zajdą następujące reakcje:
Gdzie: C* -- węgiel aktywny;
CO* – tlenek powstający na powierzchni węgla aktywnego.
Jeżeli ilość chloru jest wystarczająca do wzięcia udziału w reakcji, CO* można przekształcić w CO lub ulatniający się CO2, pozostawiając węgiel aktywny, który może w dalszym ciągu adsorbować wolny chlor. Z tego powodu w celu usunięcia wolnego chloru można zastosować większe natężenie przepływu filtracyjnego (około 50 m/h). Jednocześnie węgiel aktywny ma wysoką zdolność adsorpcji, gdy absorbuje wolny chlor (około 6,5 mg Cl2 na gram węgla aktywnego).
Usuwanie wolnego chloru z wody za pomocą węgla aktywnego można obliczyć korzystając ze wzoru empirycznego:
Gdzie: CO -- zawartość dopływającego wolnego chloru, mg/L;
C -- Zawartość wolnego chloru w ściekach, mg/L;
L -- wysokość węgla aktywnego, m;
V -- natężenie przepływu filtracji, m/h.
Biorąc pod uwagę małą szybkość reakcji HOCl, powyższy wzór zmienia się w następujący sposób:
Surowce stosowane do produkcji węgla aktywnego na ogół nie mają wpływu na skuteczność odchlorowania.
Obecność koloidów lub wysokie stężenia materii organicznej w wodzie poważnie skracają żywotność węgla aktywnego jako środka odchlorowującego.
Jeżeli filtr z węglem aktywnym jest używany wyłącznie do usuwania wolnego chloru, jako punkt końcowy można przyjąć ilość wycieku Cl2 większą lub równą 0,1 mg/l. Żywotność węgla aktywnego jest bardzo długa, np. pod warunkiem warstwy węgla aktywnego 0.76m i szybkości filtracji 6,1m/h woda o zawartości wolnego chloru 2mg/L zostaje odchlorowana, a jej obsługa życie trwa około 6 lat.
(2) Wybór wysokiego stopnia usieciowania żywicy dodatniej. Wraz ze wzrostem stopnia usieciowania żywicy zwiększały się jej właściwości przeciwutleniające.
Po utlenieniu żywicy kationowej szkielet ulega poluzowaniu na skutek przerwania łańcucha, zwiększa się objętość i wzrasta zawartość wody. Ze względu na wysoki stopień usieciowania, duża porowata żywica dodatnia ma lepsze właściwości przeciwutleniające. Jednak wraz ze wzrostem stopnia usieciowania żywicy maleje jej zdolność wymienna, a cena wzrasta, dlatego jest ona rzadko stosowana w praktyce.
3. degradacja silnie alkalicznej żywicy anionowej:
Po utlenieniu mocnej alkalicznej żywicy anionowej głównym działaniem jest stopniowa degradacja czwartorzędowych grup aminowych i nie nastąpi zerwanie łańcucha szkieletu. Degradacja silnie alkalicznej żywicy ujemnej polega głównie na sekwencyjnym rozkładzie czwartorzędowych grup aminowych na aminy trzeciorzędowe, drugorzędowe, pierwszorzędowe, a nawet substancje niealkaliczne. W procesie odsalania chemicznego objawia się to głównie zmniejszeniem zdolności rozkładu soli obojętnych, zwłaszcza zdolności wymiany krzemu. Utleniaczem spotykanym podczas działania silnie alkalicznej żywicy ujemnej jest głównie tlen rozpuszczony w wodzie, a utleniaczem spotykanym w procesie regeneracji są głównie ClO3- i FeO42- zawarte w alkaliach.
Reakcję utleniania czwartorzędowych grup aminowych przedstawiono następująco:
Właściwości przeciwutleniające mocnej alkalicznej żywicy typu I są lepsze niż mocnej alkalii typu II. W przypadku długotrwałego stosowania silnie alkalicznej żywicy ujemnej jej zdolność wymiany będzie stopniowo spadać.
4. Metody zapobiegania degradacji silnie alkalicznej żywicy anionowej
(1) Użyj odgazowywacza próżniowego, aby zmniejszyć zawartość tlenu w wodzie w złożu anionowym.
(2) Wykonaj dobrą robotę antykorozyjną sprzętu do przechowywania i transportu ługu, aby zmniejszyć zawartość żelaza w cieczy poddanej recyklingowi.
(3) Soda kalcynowana wytwarzana metodą przeponową może zmniejszyć zawartość NaClO3 w ługu (którą można zmniejszyć do 6-7mg/L).
(4) Kontroluj temperaturę cieczy regeneracyjnej: Żywica ujemna typu I nie powinna być wyższa niż 40 stopni; Żywica negatywowa typu II nie powinna być wyższa niż 35 stopni.
(5) Żywicę należy przechowywać w chlorze w niskich temperaturach.
