一、樹(shù)脂除氧器核心定義與分類
樹(shù)脂除氧器是物理除氧器的重要分支，利用特種離子交換樹(shù)脂的吸附或催化特性，實(shí)現(xiàn)水中溶解氧的去除。與傳統(tǒng)除氧方式不同，其核心優(yōu)勢(shì)在于常溫運(yùn)行、無(wú)需復(fù)雜加熱或藥劑投加系統(tǒng)，且除氧過(guò)程無(wú)二次污染。根據(jù)樹(shù)脂作用機(jī)制，可分為吸附型樹(shù)脂除氧器和催化型樹(shù)脂除氧器兩類：
吸附型樹(shù)脂除氧器：采用具有特定孔隙結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂(如大孔型聚苯乙烯樹(shù)脂)，通過(guò)物理吸附作用截留水中溶解氧;
催化型樹(shù)脂除氧器：使用負(fù)載催化劑(如鈀、鉑等貴金屬)的樹(shù)脂，催化水中還原性物質(zhì)(如氫氣)與氧發(fā)生反應(yīng)，將氧轉(zhuǎn)化為水，是目前工業(yè)應(yīng)用的主流類型。
二、樹(shù)脂除氧器工藝原理
1. 催化型樹(shù)脂除氧器(主流類型)
核心樹(shù)脂特性：載體為離子交換樹(shù)脂(如苯乙烯 - 二乙烯苯共聚物)，樹(shù)脂表面負(fù)載鈀(Pd)或鉑(Pt)等貴金屬催化劑，催化劑需先經(jīng) “活化處理”(通常用氫氣還原)，形成具有催化活性的金屬單質(zhì)。
除氧反應(yīng)機(jī)制：
預(yù)處理階段：向含氧氣的水中通入適量氫氣(H₂)，氫氣與水充分混合后進(jìn)入樹(shù)脂床層;
催化反應(yīng)階段：在樹(shù)脂表面貴金屬催化劑的作用下，水中溶解氧與氫氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2H₂ + O₂ → 2H₂O。該反應(yīng)在常溫常壓下即可快速進(jìn)行，無(wú)需加熱或加壓;
樹(shù)脂再生階段：當(dāng)樹(shù)脂表面催化劑活性下降(如吸附雜質(zhì)、催化劑脫落)時(shí)，通過(guò)通入稀鹽酸或氫氣進(jìn)行再生處理，恢復(fù)催化劑活性，延長(zhǎng)樹(shù)脂使用壽命(通常再生周期為 3-6 個(gè)月)。
工藝流程：
含氧氣的原水 → 氫氣混合裝置(與氫氣按比例混合，H₂過(guò)量 10%-20%) → 樹(shù)脂除氧柱(填充催化型樹(shù)脂，發(fā)生催化反應(yīng)) → 氣水分離器(分離未反應(yīng)的少量氫氣) → 除氧水(溶解氧≤0.01mg/L) → 后續(xù)用水系統(tǒng)。
關(guān)鍵控制參數(shù)：
氫氣投加量：需根據(jù)進(jìn)水含氧量計(jì)算，通常過(guò)量 10%-20%，確保氧氣完全反應(yīng)，避免氫氣不足導(dǎo)致除氧不徹底;
水流速度：樹(shù)脂床層水流速度控制在 10-20m/h，流速過(guò)快會(huì)縮短水與樹(shù)脂接觸時(shí)間，影響反應(yīng)效率;
樹(shù)脂床層溫度：常溫運(yùn)行即可(20-40℃)，溫度過(guò)高會(huì)加速樹(shù)脂老化，溫度過(guò)低會(huì)降低催化反應(yīng)速率。
2. 吸附型樹(shù)脂除氧器(小眾類型)
核心樹(shù)脂特性：采用大孔結(jié)構(gòu)的疏水型吸附樹(shù)脂(如聚丙烯酸酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂)，樹(shù)脂孔隙直徑與氧氣分子尺寸匹配(0.3-0.5nm)，且樹(shù)脂表面具有疏水基團(tuán)，可通過(guò) “范德華力” 吸附水中溶解氧。
除氧機(jī)制：
吸附階段：含氧氣的水流經(jīng)樹(shù)脂床層時(shí)，水中溶解氧分子被樹(shù)脂孔隙截留，實(shí)現(xiàn)水與氧的分離;
脫附再生階段：當(dāng)樹(shù)脂吸附飽和后(通過(guò)在線含氧量監(jiān)測(cè)判斷)，通入氮?dú)饣蚩諝夥聪驔_洗樹(shù)脂床層，使吸附的氧氣脫附，樹(shù)脂恢復(fù)吸附能力(再生周期通常為 1-2 天，具體取決于進(jìn)水含氧量)。
關(guān)鍵控制參數(shù)：
樹(shù)脂吸附容量：不同樹(shù)脂吸附容量差異較大，通常為 5-10mg/g(樹(shù)脂)，需根據(jù)處理量選擇合適樹(shù)脂;
再生氣體純度：脫附再生時(shí)，氮?dú)饧兌刃?ge;99.9%，避免引入雜質(zhì)影響樹(shù)脂吸附性能。
三、樹(shù)脂除氧器應(yīng)用范圍
根據(jù)其工藝特性，樹(shù)脂除氧器主要適配以下場(chǎng)景，尤其在 “常溫、中高壓、低污染” 需求場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)顯著：
1. 電力行業(yè)：中高壓鍋爐給水除氧
適配場(chǎng)景：熱電廠、自備電站中壓力為 3.82-9.8MPa 的中高壓鍋爐，需將給水溶解氧降至 0.01mg/L 以下;
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：無(wú)需消耗蒸汽(與熱力除氧器相比)，可利用電廠副產(chǎn)氫氣(如氫冷發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的氫氣)作為反應(yīng)氣體，降低運(yùn)行成本;設(shè)備體積小，可安裝在鍋爐給水管道旁，節(jié)省占地面積。
2. 石油化工：工藝用水除氧
適配場(chǎng)景：煉油廠、化工廠的反應(yīng)釜用水、冷卻循環(huán)水除氧，避免設(shè)備腐蝕影響反應(yīng)效率或產(chǎn)品純度;
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：常溫運(yùn)行不影響工藝水溫，催化反應(yīng)無(wú)二次污染，不會(huì)引入雜質(zhì)影響化工產(chǎn)品質(zhì)量(如化纖、塑料生產(chǎn)用水);部分場(chǎng)景可利用工藝副產(chǎn)氫氣，減少氫氣采購(gòu)成本。
3. 電子工業(yè)：超純水制備除氧
適配場(chǎng)景：半導(dǎo)體芯片、液晶顯示屏生產(chǎn)中的超純水(電阻率≥18MΩ・cm)除氧，需將溶解氧降至 0.005mg/L 以下;
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：除氧效率高，可與反滲透、離子交換系統(tǒng)串聯(lián)使用，常溫運(yùn)行不會(huì)破壞超純水水質(zhì);催化反應(yīng)生成的水可直接融入超純水系統(tǒng)，無(wú)額外廢水產(chǎn)生。
4. 食品醫(yī)藥：潔凈用水除氧
適配場(chǎng)景：食品加工(如飲料、乳制品生產(chǎn))、制藥行業(yè)(如注射用水、口服液制備)的用水除氧，需避免藥劑殘留或高溫影響產(chǎn)品品質(zhì);
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：無(wú)藥劑投加，無(wú)二次污染，符合食品醫(yī)藥行業(yè) “GMP” 標(biāo)準(zhǔn);常溫運(yùn)行可保留水中營(yíng)養(yǎng)成分或藥品有效成分，避免高溫破壞。
5. 其他小眾場(chǎng)景
小型鍋爐：無(wú)蒸汽來(lái)源的小型工業(yè)鍋爐(如車間供暖鍋爐)，處理量<10t/h，需將溶解氧降至 0.05mg/L 以下;
應(yīng)急除氧：臨時(shí)供水系統(tǒng)(如野外作業(yè)、災(zāi)后臨時(shí)供水)的除氧，設(shè)備便攜性強(qiáng)，可快速組裝投入使用。
四、樹(shù)脂除氧器使用注意事項(xiàng)
進(jìn)水預(yù)處理：需去除水中的懸浮物(濁度≤1NTU)、膠體、硫離子(S²⁻)、氯離子(Cl⁻)等雜質(zhì)，避免樹(shù)脂堵塞或催化劑中毒(如硫離子會(huì)與鈀催化劑反應(yīng)，導(dǎo)致活性下降);
氫氣安全控制：催化型樹(shù)脂除氧器需設(shè)置氫氣泄漏檢測(cè)裝置、防爆通風(fēng)系統(tǒng)，氫氣儲(chǔ)存與輸送管道需采用防泄漏設(shè)計(jì)，避免氫氣積聚引發(fā)爆炸風(fēng)險(xiǎn);
樹(shù)脂再生管理：定期監(jiān)測(cè)樹(shù)脂活性(通過(guò)出水含氧量判斷)，按要求進(jìn)行再生處理，避免樹(shù)脂過(guò)度老化影響除氧效率;吸附型樹(shù)脂需嚴(yán)格控制再生周期，防止吸附飽和導(dǎo)致除氧失效;
系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制：與后續(xù)用水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，設(shè)置在線含氧量監(jiān)測(cè)儀，當(dāng)出水含氧量超標(biāo)時(shí)自動(dòng)停機(jī)，避免不合格水進(jìn)入設(shè)備引發(fā)腐蝕。
