[科普中国]-树脂中毒

在离子交换过程中，某些杂质能和有用组分同时被强烈地吸附，并在树枝上逐步积累，直至明显的影响树脂固有的离子交换性能。这种现象叫离子交换树脂中毒，简称树脂中毒。引起树脂中毒的物质称为“毒物”。引起中毒的可能是化学毒物（离子牢固地被树脂吸附且不易解吸），也可能是物理或机械毒物（非离子物质，积累在树脂内部会表面，阻碍离子的扩散）。

一、树脂中毒

树脂的中毒一般也称树脂的污染，分为下面三种情况:
1.无机物中毒 无机物中毒主要是由于铜、铁、锰、钙、镁、铝等盐类在碱性环境下水解生成氢氧化物絮状沉淀，水中硅含量高时生成硅胶，这些物质堵塞树脂孔道，影响了树脂的孔道扩散，当铜离子、铁离子等重金属离子存在时，还会使树脂氧化，改变树脂结构，使树脂丧失交换能力。
2.有机物中毒 树脂的有机物中毒一般是针对阴离子交换树脂而言。水中的有机物主要是动植物腐烂分解产生的腐殖酸、富维酸等带负电基团的线形分子，其带负电基团和阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置上。这些线形分子通常带有多个负电基团，可以和树脂的多处交换位置发生复合作用，形成一种卷曲物质缠绕在树脂孔结构中，不但覆盖了树脂的官能基团，还堵塞了树脂的孔道，使树脂的交换能力下降，严重者会使离子交换反应不能进行。采用一般清洗方法很难将其从树脂孔道中消除掉，这种现象称为“瓶颈效应”。另外，强酸性阳树脂被氧化的降解产物二乙烯苯及阳树脂机械破碎形成的带负电基团的胶状物，也能使阴树脂受到中毒。
3.微生物中毒 当树脂储存或长时间没有进行再生时，树脂吸附了水中的藻类和微生物，这些微生物以树脂内硝酸盐、胺等为营养物迅速繁殖，微生物不但污染水质，还可以破坏树脂结构，使树脂降低或者丧失交换能力。因此为了减少树脂的污染和中毒，原水在进入交换柱之前应进行一定的预处理。

在用阴离子交换树脂从酸性溶液中吸附铀时，常见的化学毒物有硅、钼、钒、钛、锆、氰化物、连多硫酸盐等，而以硅中毒较为普遍。碱性浸出液中的毒物主要是有机物。

二、预防树脂中毒

预防树脂中毒的主要措施有：

合理选择浸出条件，控制浸出液中毒物的浓度；

将吸附液进行适当的化学处理，以除去或降低毒物的浓度。例如用氧化剂破坏碱浸出液中的有机物；用还原剂使酸浸出液中VO3-还原成不易被吸着的VO2-等。

研制和使用新型树脂或者从现有树脂的类型和系列中挑选对某种毒物不易中毒的品种。

采用适当的解吸剂将中毒物质从树脂上解吸下来，以恢复树脂原来的性能叫解毒（亦称再生）。例如：硅中毒的树脂可用苛性钠溶液解毒；锆或钛中毒的树脂可用20-40%硫酸溶液解毒等。由于有事毒物在树脂上积累过程比较缓慢，因而这种再生的操作往往经几个吸附-解吸循环才进行一次。1

本词条内容贡献者为:

李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心