利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備的製作方法
2023-06-30 15:56:51
專利名稱：利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於離子交換除鹽處理中的樹脂再生技術領域，具體涉及一種利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備。
背景技術：
現有離子交換除鹽過程中，經過交換的陰、陽樹脂失效後，其再生方法一般採用酸鹼化學藥劑再生法，即以酸再生陽樹脂，以鹼再生陰樹脂。其存在的不足是再生藥劑利用率很低，大量廢酸廢鹼溶液和清洗廢水排放，運行成本高，汙染環境。為克服酸鹼化學藥劑樹脂再生法存在的不足，我國專利公開的名稱為「離子交換樹脂的電再生方法及裝置」(專利號為96120791.4)，再生反應中H+和OH-離子不是來源於化學藥劑酸鹼，而是來源於水，所消耗的是電能，但是該技術採用的是陰陽樹脂混合式裝填、且在流動中再生的方法與裝置，存在電阻大、電耗高的缺點。我國專利名稱為「雙極膜水解離法再生離子交換樹脂的方法及裝置」(專利號為02124071.)，乃是利用雙極膜水解出H+及OH-離子以再生樹脂，而雙極膜價格較高，導致設備造價居高不下。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備，以使投資更省，電耗更低。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為一種利用極化作用再生離子交換樹脂的方法，包括以下步驟①利用電滲除鹽中，淡室中的離子不斷向濃室遷移的原理，用隔離物將淡室分隔為陽再生框室和陰再生框室，將陽樹脂裝在靠近陽膜一側的陽再生框室內，將陰樹脂裝在靠近陰膜一側的陰再生框室內，陰、陽樹脂之間加有防止陰、陽樹脂混合的隔離物，即採取分離式靜態再生；②由陽膜與陰膜、陰膜與隔離物、隔離物與陽膜及其隔框依次組成的集鹽框、陰再生框、陽再生框構成的再生單元，在再生單元兩外側的陰、陽極板之間外加直流電源，形成直流電場；③在電流作用下，陰再生框室中陰樹脂上的陰離子向陽極方向遷移，陽再生框室中陽樹脂上的陽離子向陰極方向遷移，首先是靠近膜處的離子穿過膜而進入相鄰的集鹽框室，同時再生框室內所有樹脂上離子向膜方向移動，中間樹脂上的離子向外側遞補，而在隔離物處即陰、陽樹脂分離面處，水發生極化作用源源不斷地提供H+及OH-離子，以替補樹脂上離子遷出的空穴，樹脂再生過程是由中央向膜方向推進，時間足夠長，樹脂即可再生好。
根據上述利用極化作用再生離子交換樹脂的方法，本發明還提供了一種相應的再生樹脂設備，其兩外側依次為壓緊板、絕緣板、極板和左右極框，在左、右極框中間夾著數十個乃至上百個再生單元，通過緊固件重疊組在一起；所述再生單元是由集鹽框、陰再生框和陽再生框依序排列，在集鹽框與陰再生框之間夾有陰膜，在陰再生框與陽再生框之間夾有隔離物，在陽再生框與集鹽框之間夾有陽膜，陰再生框內填裝陰樹脂，陽再生框內填裝陽樹脂；右極框上開有集進孔、陰進孔、陽進孔、極出孔、陽出孔、陰出孔、集出孔和極進孔，左極框上只開有極出孔和極進孔，各孔處安裝對應管線，左、右極框只有極出孔、極進孔與框室相通；集鹽框上開有集進孔、陰進孔、陽進孔、陽出孔、陰出孔和集出孔，只有集進孔、集出孔與框室相通；陰再生框上開有集進孔、陰進孔、陽進孔、陽出孔、陰出孔和集出孔，只有陰進孔、陰出孔與框室相通，陰再生框的陰出孔處裝有濾網，以防陰樹脂流失；陽再生框上開有集進孔、陰進孔、陽進孔、陽出孔、陰出孔和集出孔，只有陽進孔、陽出孔與框室相通，陽再生框的陽出孔處裝有濾網，以防陽樹脂流失；將左右極框、集鹽框、陰再生框、陽再生框上開的各對應孔對準疊壓組裝在一起，形成各自的通道；所述左右極框、集鹽框、陰再生框、陽再生框均由絕緣材料製成，各框包括邊框和框室。
上述隔離物選用濾網、陰膜或陽膜。
本發明提供的利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備，依據的原理以及所具有的特點是①在電滲除鹽中，水中陽離子向陰極方向運動，陰離子向陽極方向運動，同時由於離子交換膜的單向通過作用，即陽膜只通過陽離子不通過陰離子，陰膜只通過陰離子而不通過陽離子，因而淡室中的離子不斷向濃室遷移，達到脫鹽目的。本發明正是利用這一現象，在淡室中充滿樹脂，淡室中樹脂上的離子同樣會向濃室遷移，從而達到再生樹脂的目的。
②本發明採用的是分離式再生。所謂分離式是指樹脂再生時，陽樹脂裝在靠近陽膜一側，陰樹脂裝在靠近陰膜一側，陰、陽樹脂之間夾有防止陰、陽樹脂混合的隔離物，隔離物可以是濾網，亦可以為陰膜或陽膜。混合式裝填樹脂的最遠遷移距離要比分離式裝填大一倍，混合式裝填時，靠近陰膜處陽樹脂上的陽離子或靠近陽膜處陰樹脂上的陰離子要遷移出再生室的距離為再生間的寬度，分離式裝填的樹脂上最遠離子遷移距離為再生室寬度的一半，因而混合式裝填比分離式裝填電阻要大；在離子遷移過程中，陽樹脂對陰離子或陰樹脂對陽離子來說無異於非導體，分離式裝填陽離子全部在陽樹脂間遷移，陰離子完全在陰樹脂間遷移，又進一步減少了電阻。
③本發明採用的是靜態再生。所謂靜態再生是指樹脂在再生過程靜止不動。溶液的導電率與溶液中離子濃度呈正變，樹脂上的濃度遠大於水中離子濃度，故其電阻遠小於水的電阻，樹脂流動時樹脂間有水層，故其電阻大於樹脂靜止時的電阻。
④樹脂再生時，本發明的H+及OH-離子是在隔離物處由極化產生，無需使用價格昂貴的雙極膜。從而設備造價大為降低，為產業化生產奠定經濟基礎。
綜上所述，本發明利用水的極化現象，無需使用價格昂貴的雙極膜；採用分離式靜態再生樹脂，極大地減小了電阻、降低了電壓，有效節省了電能，從而使再生樹脂的運行費用更省。
圖1為本發明再生離子交換樹脂的方法與設備的示意圖；圖2為右極框結構示意圖；圖3為集鹽框結構示意圖；圖4為陰再生框結構示意圖；圖5為陽再生框結構示意圖；圖6為左極框結構示意圖。
圖中1-陽膜；2-陰膜；3-隔離物；4-集鹽框；5-陽再生框；6-陰再生框；7-陰樹脂；8-陽樹脂；9-陽進管；10-陰進管；11-集進管；12-極出管；13-陽出管；14-陰出管；15-集出管；16-極進管；17-緊固件；18-壓緊板；19-絕緣板；20-極板；21-右極框；22-左極框；23-極出孔；24-集進孔；25-陰進孔；26-陽進孔；27-陽出孔；28-陰出孔；29-集出孔；30-極進孔；31-邊框；32-框室；33-濾網。
具體實施例方式
如圖1所示，該再生樹脂設備的左右兩外側依次為壓緊板18、絕緣板19、極板20以及左右極框21、22。在左、右極框21、22中間夾著數十個乃至上百個再生單元，通過緊固件17重疊組在一起。所述再生單元是由集鹽框4、陰再生框6和陽再生框5依序排列，在集鹽框4與陰再生框6之間夾有陰膜2；在陰再生框6與陽再生框5之間夾有隔離物3，隔離物3可以是濾網或者是陰膜或陽膜；在陽再生框5與集鹽框4之間夾有陽膜1。再生時，陰再生框6內裝有陰樹脂7，陽再生框5內裝有陽樹脂8。
右極框21各對應孔處裝有陽進管9、陰進管10、集進管11、極出管12、陽出管13、陰出管14、集出管15和極進管16；左極框22上只裝有極出管12和極進管16。
上述左右極框21和22、集鹽框4、陰再生框6、陽再生框5均由絕緣材料製成，各框均包括尺寸相同的邊框31與框室32。
如圖2、圖6所示，右極框21上開有極出孔23、集進孔24、陰進孔25、陽進孔26、陽出孔27、陰出孔28、集出孔29和極進孔30。左極框22上只開有極出孔23與極進孔30。右極框21與左極框22上只有極出孔23、極進孔30與框室32相通，供極水進出之用。
如圖3所示，集鹽框4上開有集進孔24、陰進孔25、陽進孔26、陽出孔27、陰出孔28和集出孔29。但只有集進孔24、集出孔29與框室32相通，供集鹽框4進出溶液之用。
如圖4所示，陰再生框6上開有集進孔24、陰進孔25、陽進孔26、陽出孔27、陰出孔28和集出孔29，但只有陰進孔5、陰出孔28與框室32相通，供陰樹脂進出及排水之用。陰再生框6上的陰出孔28處裝有濾網33，以防陰樹脂流失。
如圖5所示，陽再生框5上開有集進孔24、陰進孔25、陽進孔26、陽出孔27、陰出孔28和集出孔29，但只有陽進孔26、陽出孔27與框室32相通，供陽樹脂進出及排水之用。陽再生框5的陽出孔27處也裝有濾網33，以防陽樹脂流失。
組裝時，將右極框21上的集進孔24、陰進孔25、陽進孔26、陽出孔27、陰出孔28和集出孔29六個孔與集鹽框4、陰再生框6、陽再生框5上各孔一一對準，陽膜1、陰膜2及隔離物3上的相應位置上亦開有六個孔，在疊置時應予以對準，再依次將極板20、絕緣板19和壓緊板18安裝到位，由緊固件17將其疊壓組裝在一起。集鹽框4、陽再生框5、陰再生框6及右極框21上的六個孔對準疊後形成六個通道。依次與右極框21上六個孔對應安裝陽進管9、陰進管10、集進管11、陽出管13、陰出管14和集出管15。在極框21、22上的極出孔23、極進孔30上分別安裝極出管12和極進管16，供極水進出之用。
要再生的陰樹脂7經陰進管10、陰進孔25進入陰再生框6的框室32中，陽樹脂8經陽進管9、陽進孔26進入陽再生框5的框室32中，輸送樹脂多餘的水則經陰出孔28、陽出孔27由陰出管14、陽出管13排出。當樹脂再生好後，水流反向，即從陰、陽出水孔28、27進水，陰、陽樹脂7、8各自分別由陰、陽進管10、9隨水送至使用地點。
圖1中的左側極板20接陽極，右側極板20接陰極。工作時通上電流，陰再生框6內陰樹脂7上的陰離子向左遷移，最左側靠陰膜2處的陰離子穿過陰膜2進入集鹽框4，陽再生框5內陽樹脂8上的陽離子向陰極方向遷移，即向右遷移，靠陽膜處樹脂8上的陽離子越過陽膜1進入集鹽框，進入集鹽框內陰、陽離子為水流隨時帶走。在隔離物3處水不斷被極化為H+及OH-離子，以替補樹脂上被遷移去離子後的空穴。靠近隔離物3處樹脂最先被再生好，隨著時間延長，直到靠近陽膜1、陰膜2處的樹脂再生好，整個再生過程結束。
權利要求
1.一種利用極化作用再生離子交換樹脂的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟①利用電滲除鹽中，淡室中的離子不斷向濃室遷移的原理，用隔離物將淡室分隔為陽再生框室和陰再生框室，將陽樹脂裝在靠近陽膜一側的陽再生框室內，將陰樹脂裝在靠近陰膜一側的陰再生框室內，陰、陽樹脂之間加有防止陰、陽樹脂混合的隔離物，即採取分離式靜態再生；②由陽膜與陰膜、陰膜與隔離物、隔離物與陽膜及其隔框依次組成的集鹽框、陰再生框、陽再生框構成的再生單元，在再生單元兩外側的陰、陽極板之間外加直流電源，形成直流電場；③在電流作用下，陰再生框室中陰樹脂上的陰離子向陽極方向遷移，陽再生框室中陽樹脂上的陽離子向陰極方向遷移，首先是靠近膜處的離子穿過膜而進入相鄰的集鹽框室，同時再生框室內所有樹脂上離子向膜方向移動，中間樹脂上的離子向外側遞補，而在隔離物處即陰、陽樹脂分離面處，水發生極化作用源源不斷地提供H+及OH-離子，以替補樹脂上離子遷出的空穴，樹脂再生過程是由中央向膜方向推進，時間足夠長，樹脂即可再生好。
2.根據權利要求1所述方法的再生離子交換樹脂的設備，其特徵在於該設備兩外側依次為壓緊板(18)、絕緣板(19)、極板(20)和左右極框(22、21)，在左右極框(22、21)中間夾著數十個乃至上百個再生單元，通過緊固件(17)重疊組在一起；所述再生單元是由集鹽框(4)、陰再生框(6)和陽再生框(5)依序排列，在集鹽框(4)與陰再生框(6)之間夾有陰膜(2)，在陰再生框(6)與陽再生框(5)之間夾有隔離物(3)，在陽再生框(5)與集鹽框(4)之間夾有陽膜(1)，陰再生框(6)內填裝陰樹脂(7)，陽再生框(5)內填裝陽樹脂(8)；右極框(21)上開有集進孔(24)、陰進孔(25)、陽進孔(26)、極出孔(23)、陽出孔(27)、陰出孔(28)、集出孔(29)和極進孔(30)，左極框(22)上只開有極出孔(23)和極進孔(30)，各孔處安裝對應管線，左右極框(22、21)只有極出孔(23)、極進孔(30)與框室(32)相通；集鹽框(4)上開有集進孔(24)、陰進孔(25)、陽進孔(26)、陽出孔(27)、陰出孔(28)和集出孔(29)，只有集進孔(24)、集出孔(29)與框室(32)相通；陰再生框(6)上開有集進孔(24)、陰進孔(25)、陽進孔(26)、陽出孔(27)、陰出孔(28)和集出孔(29)，只有陰進孔(25)、陰出孔(28)與框室(32)相通，陰出孔(28)處裝有防止陰樹脂流失的濾網(33)；陽再生框(5)上開有集進孔(24)、陰進孔(25)、陽進孔(26)、陽出孔(27)、陰出孔(28)和集出孔(29)，只有陽進孔(26)、陽出孔(27)與框室(32)相通，陽出孔(27)處裝有防止陽樹脂流失的濾網(33)；將左右極框(22、21)、集鹽框(4)、陰再生框(6)、陽再生框(5)上開的各對應孔對準疊壓組裝在一起，形成各自的通道；所述左右極框(22、21)、集鹽框(4)、陰再生框(6)、陽再生框(5)均由絕緣材料製成，各框包括邊框(31)和框室(32)。
3.根據權利要求2所述再生離子交換樹脂的設備，其特徵在於上述隔離物(3)選用濾網、陰膜或陽膜。
全文摘要
一種利用極化作用再生離子交換樹脂的方法與設備，利用電滲除鹽中，淡室中的離子不斷向濃室遷移的原理，用隔離物將淡室分隔為陽、陰再生框室，將陽、陰樹脂分別裝入陽、陰再生框室內，採取分離式靜態再生；由陽膜與陰膜、陰膜與隔離物、隔離物與陽膜及其隔框依次組成的集鹽框、陰再生框、陽再生框構成的再生單元，其兩側的陰、陽極板間通直流電源；該設備兩外側依次為壓緊板、絕緣板、極板和極框，在左右極框中間夾著數十個乃至上百個再生單元，左右極框、陰再生框、陽再生框上分別開有對應的進出孔，各孔對準後通過緊固件重疊組在一起，形成各自的通道。本發明利用水的極化現象達到再生樹脂的目的，不汙染環境，電阻小，電耗低。
文檔編號B01J49/00GK1736610SQ20051008836
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月3日 優先權日2005年8月3日
發明者鄧佑 申請人:鄧佑