在超純水制備系統中,離子交換樹脂是去除水中雜質離子的核心介質,其完整顆粒形態是保障吸附效率與產水質量的關鍵。
超純水樹脂破碎故障(破碎率超過5%)會導致產水電阻率下降、設備堵塞、運行壓力驟升等問題,直接影響電子、醫藥等行業的生產用水安全。深入解析破碎成因并實施針對性防控,是超純水系統穩定運行的重要保障。
操作工況劇烈波動是樹脂破碎的首要誘因,核心問題集中在“沖擊負荷”與“參數突變”。超純水系統運行中,若進水流量突然增大(超過額定值的20%),樹脂層會受到強烈水力沖擊,顆粒間碰撞加劇導致破碎;再生過程中,酸堿再生液濃度驟升或流速過快,會使樹脂顆粒內外滲透壓急劇變化,引發“脹裂”現象——尤其強酸性陽離子樹脂在轉型時,體積變化可達30%,參數控制不當易導致破碎。此外,反洗強度不足會導致樹脂層結塊,反洗強度過大則直接沖刷樹脂,二者均會造成顆粒破損。
設備結構缺陷與運行異常是破碎的重要硬件因素。交換柱內壁若存在凸起、毛刺,樹脂在反洗時會被反復摩擦刮損;布水裝置堵塞或布水不均,會使水流在交換柱內形成“射流”,局部流速過高沖擊樹脂層。樹脂捕捉器濾網孔徑過大,會導致已破碎的樹脂顆粒無法被攔截,隨水流循環造成二次撞擊破碎;而濾網堵塞則會使交換柱內壓力升高,樹脂在高壓環境下被擠壓破損。部分老舊設備的樹脂裝卸口密封不嚴,會引入雜質顆粒,與樹脂混合摩擦導致破損。

樹脂本身的質量與壽命問題易被忽視。選用低強度、高交聯度的劣質樹脂,在常規運行工況下也易發生破碎,優質樹脂的抗壓強度通常應≥400g/粒;超純水樹脂使用超過額定壽命(一般為3-5年)后,顆粒會出現老化脆化,表面產生裂紋,稍受外力即發生破碎。此外,樹脂儲存不當(如露天堆放、受潮凍結)會導致顆粒結構受損,未預處理直接投入系統后,極易在運行中破碎。不同類型樹脂混合使用時,因密度差異導致分層,也會增加顆粒碰撞破碎的風險。
針對性的防控與修復需構建“全流程保障體系”。操作層面,需穩定進水流量(波動控制在±5%內),再生時采用“梯度調節”方式控制酸堿濃度與流速,反洗強度按樹脂粒徑匹配(如0.5-1.2mm樹脂反洗流速控制在10-15m/h)。設備層面,定期檢查交換柱內壁與布水裝置,打磨凸起部位,更換堵塞濾網;每季度對樹脂捕捉器進行拆解清理,確保攔截效果。樹脂層面,選用符合國標(GB/T 13659-2008)的高強度樹脂,按壽命周期及時更換,儲存時做好防潮、防凍、防污染措施。
故障發生后,需立即停機排水,通過篩分法分離破碎樹脂(選用20目與50目雙層篩),補充同型號新樹脂并進行預處理;同時檢測產水水質,若電阻率未恢復,需對交換柱進行全面清洗。日常維護中,每月檢測樹脂破碎率,每季度分析產水數據,建立“樹脂健康檔案”。通過科學防控與精準處理,可將超純水樹脂破碎率控制在2%以內,保障超純水系統的穩定高效運行。