有效管理離子交換（IX，Ion exchange）樹脂床，對(duì)于實(shí)現(xiàn)超純水（UPW，Ultrapure Water）系統(tǒng)的最佳性能來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。再生和更換離子交換樹脂時(shí)采取的預(yù)防性維護(hù)（PM，Preventative Maintenance）計(jì)劃具有固定的實(shí)施頻率和很強(qiáng)的時(shí)效性；與之相比，在混合樹脂床和拋光環(huán)路樹脂床后面連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超純水水質(zhì)則是更好的控制策略。
如果在基于時(shí)間的樹脂更換再生之前，樹脂床即將耗盡，有害離子污染物就會(huì)進(jìn)入超純水。相反，如果過(guò)于頻繁地再生或更換樹脂，則會(huì)不必要地增加運(yùn)營(yíng)成本。由于離子親和性的差異，用在線型硼濃度分析儀來(lái)檢測(cè)離子交換的有效性，要優(yōu)于用在線型二氧化硅分析儀來(lái)達(dá)到同樣目的。
有許多方法可用來(lái)確定何時(shí)應(yīng)再生主混合床樹脂和更換拋光環(huán)路樹脂。雖然沒(méi)有任何一種方法能在所有應(yīng)用中都達(dá)到最佳效果，但有一種方法已被證明有很大的不足之處，那就是按照固定頻率和基于時(shí)間來(lái)再生和更換樹脂的方法?；跁r(shí)間的樹脂再生方法可能會(huì)導(dǎo)致三種結(jié)果，其中兩種結(jié)果不利于提高工藝產(chǎn)出和降低運(yùn)營(yíng)成本。
實(shí)時(shí)在線分析技術(shù)能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)主混合床樹脂和拋光環(huán)路樹脂，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)樹脂即將耗盡的跡象。但在此技術(shù)發(fā)明之前，人們大多采用有固定實(shí)施頻率的、基于時(shí)間的預(yù)防性維護(hù)（PM）方法來(lái)再生和更換離子交換樹脂。這使得人們過(guò)于依賴這種按照固定時(shí)間間隔來(lái)再生主混合床樹脂的傳統(tǒng)方法。
這種傳統(tǒng)方法會(huì)導(dǎo)致以下三種結(jié)果之一：
再生/更換太早
再生/更換太晚
再生/更換恰逢其時(shí)
圖1是某工廠管理離子交換床的示例。左邊的綠箭頭表示未充分利用樹脂床容量，右邊的紅箭頭表示樹脂床正在耗盡。黑箭頭表示樹脂再生（或樹脂更換）的最佳時(shí)間點(diǎn)，此點(diǎn)的位置會(huì)因不同的用戶和工藝而異。
再生太早
如果太早再生樹脂，就無(wú)法充分利用樹脂床的容量。當(dāng)只有一部分（有時(shí)是很小一部分）樹脂含有飽和的離子污染物時(shí)，卻再生整個(gè)樹脂床，就會(huì)浪費(fèi)樹脂。過(guò)度再生還會(huì)加快樹脂的降解（物理降解和化學(xué)降解）。沒(méi)必要地過(guò)早更換樹脂，必然會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本和材料成本。這種太早再生樹脂的錯(cuò)誤結(jié)果通常被歸類為生產(chǎn)商風(fēng)險(xiǎn)，即因產(chǎn)生不必要的廢料和運(yùn)營(yíng)成本而損害生產(chǎn)工藝。
再生太晚
如果太晚再生樹脂，則會(huì)使離子污染物從主混合床樹脂中釋放出來(lái)，進(jìn)入拋光環(huán)路樹脂。然而這種情況并不常見(jiàn)，因?yàn)榻^大多數(shù)依賴基于時(shí)間的樹脂再生計(jì)劃的用戶都會(huì)采取非常保守的方法來(lái)避免發(fā)生這種情況，但這只會(huì)導(dǎo)致比過(guò)早再生樹脂還要低下的運(yùn)營(yíng)效率。這種錯(cuò)誤結(jié)果通常被歸類為消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)，即向工藝下游傳遞缺陷。
再生恰逢其時(shí)
從實(shí)際角度來(lái)看，以恰如其分的固定時(shí)間頻率來(lái)再生樹脂是極其困難的，甚至是做不到的。許多因素會(huì)影響樹脂清除離子雜質(zhì)的能力，而這些因素本身都是變量。二氧化碳濃度、溫度、進(jìn)水中的污染物濃度、上游水處理工藝、樹脂年齡等都是變量，都會(huì)影響樹脂床的有效使用壽命。人們進(jìn)行了樹脂的特性研究，試圖利用數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估樹脂的預(yù)期使用壽命，但可變的影響因素太多，限制了研究方法的成功。
如果想要有效地管理混合床樹脂，就必須監(jiān)測(cè)樹脂床的實(shí)際性能。如果缺少對(duì)分析數(shù)據(jù)的充分評(píng)估，就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)效率低下和不必要的風(fēng)險(xiǎn)。只有采用分析技術(shù)，才能有效地監(jiān)測(cè)樹脂性能，因?yàn)榉治黾夹g(shù)可以檢測(cè)到最先從即將耗盡的樹脂床中釋放出來(lái)的污染物，可以以萬(wàn)億分之一（ppt）濃度級(jí)別來(lái)監(jiān)測(cè)污染物，以排除污染下游拋光樹脂的可能性。
Sievers® Boron Ultra在線型超純水（UPW）硼分析儀能夠測(cè)量低ppt濃度的硼，從而發(fā)現(xiàn)樹脂耗盡的最早跡象。人們通常在此類應(yīng)用中使用二氧化硅分析儀，但有關(guān)文獻(xiàn)已充分證明，硼總是先于二氧化硅從即將耗盡的混合床樹脂中釋放出來(lái)。此外，在線型二氧化硅分析儀的檢測(cè)限較高，這意味著當(dāng)二氧化硅分析儀報(bào)告定量結(jié)果時(shí)，二氧化硅和硼已經(jīng)從樹脂床中出來(lái)很久了。
離子交換樹脂床的在線硼監(jiān)測(cè)技術(shù)已在全球范圍內(nèi)被應(yīng)用。此技術(shù)能夠減少拋光環(huán)路樹脂的污染物負(fù)荷，延長(zhǎng)主混合床樹脂再生之間的運(yùn)行時(shí)間，為用戶節(jié)省大量的生產(chǎn)成本，同時(shí)大大降低釋放污染物的風(fēng)險(xiǎn)。
卓有成效的樹脂管理要求根據(jù)明確且可測(cè)量的指標(biāo)參數(shù)來(lái)評(píng)估樹脂床的實(shí)際性能，而基于時(shí)間的方法無(wú)法滿足要求，這是因?yàn)榇朔m然可以避免污染下游工藝，但必須付出運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高的代價(jià)。只有進(jìn)行連續(xù)的在線硼監(jiān)測(cè)，才能在規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)最大限度地提高工藝效率和降低運(yùn)營(yíng)成本。
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