電廠陽樹脂氧化分解產(chǎn)生硫酸根的特性研究.pdf

1、近些年來,眾多電站都出現(xiàn)了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)投運(yùn)后,水汽系統(tǒng)硫酸根升高的現(xiàn)象,造成這一現(xiàn)象的根本原因,是系統(tǒng)中強(qiáng)酸陽離子交換樹脂的漏入高溫分解,或者樹脂有機(jī)鏈上磺酸基團(tuán)的脫落,導(dǎo)致硫酸根含量升高。針對電站由強(qiáng)酸陽樹脂導(dǎo)致的硫酸根問題,本文通過采用動(dòng)態(tài)循環(huán)法、靜態(tài)浸泡法,對幾種進(jìn)口強(qiáng)酸陽離子交換樹脂進(jìn)行了過氧化氫和余氯條件下的溶出實(shí)驗(yàn)。過氧化氫的選擇主要是針對PWR核電站—回路化容系統(tǒng)中離子交換樹脂,而余氯主要是針對電站原水殺菌處理所加入的

2、次氯酸鹽等氧化性余氯對系統(tǒng)樹脂帶來的影響。
　　 結(jié)果表明,在氧化環(huán)境下,動(dòng)態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了為期120小時(shí)的循環(huán),四種強(qiáng)酸陽離子交換樹脂溶出的硫酸根及TOC隨時(shí)間的增長而增加,而溶出速率隨時(shí)間的增長而降低;其中大孔型樹脂SP112H的溶出量及溶出速率要小于其他三種凝膠型樹脂(S200、650C、1500H);650C型樹脂在1ppm的過氧化氫溶液中循環(huán)120小時(shí)后,其溶出量達(dá)到了60mgSO42-/L濕樹脂以上,是12小時(shí)溶出量

3、14.11mgSO42-/L濕樹脂的4倍還多。通過氧化環(huán)境下四種進(jìn)口強(qiáng)酸陽樹脂動(dòng)態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,得出四種樹脂動(dòng)態(tài)溶出硫酸根的量由大到小為:650C＞1500H＞S200＞SP112H。
　　 各樹脂在空白、氧化環(huán)境下硫酸根及TOC的動(dòng)態(tài)溶出結(jié)果還表明,陽樹脂溶出硫酸根與TOC存在一定比例關(guān)系;空白實(shí)驗(yàn)時(shí)的TOC與硫酸根的比值(d)呈不穩(wěn)定上升趨勢,SO42-的溶出量要遠(yuǎn)小于TOC的溶出量,隨著時(shí)間延長,d值越來越大,說明硫酸根

4、的溶出速率減小幅度大于TOC;而在H2O2環(huán)境中(0.1ppm及1ppm)d值趨向穩(wěn)定,且H2O2濃度升高d值減小。這說明,H2O2對大孔型樹脂的脫磺化作用要大于其對有機(jī)碳鏈的影響。因?yàn)樵跇渲挠袡C(jī)鏈中,α碳的活性要大于其他碳原子,所以氧化劑會(huì)優(yōu)先與α碳產(chǎn)生脫磺化反應(yīng)。
　　 通過不同氧化劑種類、濃度的動(dòng)態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)及靜態(tài)浸泡實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)所加氧化劑的種類不同,對樹脂溶出硫酸根及TOC的影響不同,氧化劑的氧化性越強(qiáng),樹脂溶出硫酸根的量

5、越大,這表現(xiàn)為余氯條件下樹脂的溶出量及速率大于過氧化氫條件下的值;這也與強(qiáng)酸陽樹脂有機(jī)鏈中a碳的活性有關(guān),氧化劑會(huì)直接影響a碳的穩(wěn)定性,氧化劑越強(qiáng),其影響更顯著;且隨氧化劑的濃度增加,樹脂溶出硫酸根及TOC的量及速率都增加。
　　 樹脂在不同溫度下的靜態(tài)浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在低濃度氧化劑環(huán)境中,溫度對強(qiáng)酸陽樹脂的影響大于氧化劑;這表現(xiàn)為,各溫度下,樹脂空白、過氧化氫、余氯的三條溶出曲線呈射線狀,且隨溫度升高,三條曲線所組成的夾角越

6、來越小。
　　 通過大孔型樹脂與凝膠型樹脂溶出數(shù)據(jù)的對比,發(fā)現(xiàn)大孔型樹脂硫酸根及TOC的溶出量及溶出速率都要小于凝膠型樹脂;大孔型樹脂較凝膠型樹脂,有更寬松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其殘留的低分子有機(jī)短鏈較少,其對表面污染具有很強(qiáng)的抗性:另外,樹脂的交聯(lián)度也是影響樹脂溶出物的重要因素,但這個(gè)過程非常復(fù)雜。
　　 綜合動(dòng)態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)及靜態(tài)浸泡實(shí)驗(yàn)四種強(qiáng)酸陽樹脂溶出硫酸根的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)四種樹脂抗氧化性能的強(qiáng)弱依次為:S11l2H＞S200＞1