一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統及測試方法
2023-04-22 15:39:21 1
一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統及測試方法
【專利摘要】本發明涉及一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統及測試方法。該測試系統包括樹脂分離柱、柱塞式計量泵、三通調節閥、水箱，水箱通過管道與三通調節閥的第一埠連接，該連接管道上設有柱塞式計量泵，樹脂分離柱的底部開口與三通調節閥的第二埠連接，樹脂分離柱的頂部開口通過管道排空，三通調節閥的第三埠排空，樹脂分離柱上具有刻度。本發明還提供了一種水處理離子交換樹脂分離度測試方法，其是採用上述測試系統進行。本發明提供的水處理離子交換樹脂分離度測試裝置及測試方法實現了對高速混床樹脂分離度的定量測定，對樹脂分離設備的樹脂分離效果給以科學的、定量化的判定。
【專利說明】一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統及測試方法，屬於水處理樹 脂再生【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 高速混床是電廠凝結水精處理系統的重要單元，高速混床樹脂的交叉汙染是影響 出水水質的重要因素。因此，如何減少樹脂的交叉汙染，就成了凝結水精處理的主要研究課 題。目前減少交叉汙染的方法是採用高塔分離法、錐體分離法等先進的樹脂分離設備，通過 優化設備工藝參數和樹脂選型等方法來提高陰陽樹脂的分離度。
[0003] 樹脂分離度是衡量高速混床樹脂交叉汙染的重要指標之一，陰樹脂在陽樹脂層中 的含量和陽樹脂在陰樹脂層中的含量的百分比即為樹脂的分離度。採用高塔分離工藝，可 使高速混床陰、陽樹脂得到較徹底的分離。資料認為，此系統可使陰樹脂在陽樹脂層中的含 量和陽樹脂在陰樹脂層中的含量小於0. 1%。
[0004] 目前，樹脂分離度常用於高速混床(也可用於一般水處理混床）樹脂分離程度的定 性分析中，如高速混床出水水質較差或周期制水量偏低可能與樹脂分離度較低有關，而很 少採取陽樹脂塔(分離塔中分離好的陽樹脂輸送到陽樹脂塔待再生）和陰樹脂塔(分離塔中 分離好的陰樹脂輸送到陰樹脂塔待再生）中的樹脂進行樹脂分離度的定量測定，主要原因 是沒有樹脂分離度測試系統及方法。
[0005] 因此，實現對高速混床樹脂分離度的定量測定，對樹脂分離設備的樹脂分離效果 給以科學的、定量化的判定，對於優化樹脂分離設備的樹脂分離工藝參數、提高樹脂的再生 水平，進而提高高速混床的出水水質及出力具有非常重要的指導意義和實用價值。
【發明內容】
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種水處理離子交換樹脂分離度測 試系統，採用該測試系統可以很方便地實現對於樹脂分離度的測定。
[0007] 本發明的目的還在於提供一種基於上述測試系統的水處理離子交換樹脂分離度 測試方法。
[0008] 為達到上述目的，本發明提供了一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其包 括樹脂分離柱、柱塞式計量泵、三通調節閥、水箱，其中，所述水箱通過管道與所述三通調節 閥的第一埠連接，並且該連接管道上設有柱塞式計量泵，所述樹脂分離柱的底部開口與 所述三通調節閥的第二埠連接，所述樹脂分離柱的頂部開口通過管道排空，所述三通調 節閥的第三埠排空，所述樹脂分離柱上具有刻度。
[0009] 本發明所提供的上述測試系統是基於電廠實際應用需要，結合高速混床離子交換 樹脂性能和離子交換水處理工藝技術開發的一套水處理離子交換樹脂分離度測試系統，該 系統可以用於電廠凝結水精處理混床樹脂再生工藝對樹脂分離度的定量測定。
[0010] 根據本發明的具體實施方案，優選地，上述測試系統還包括一排放池，以便收集通 過三通閥的第三埠和樹脂分離柱的頂部開口流出的水，三通調節閥的第三埠通過管道 與排放池連接，樹脂分離柱的頂部開口通過管道與排放池連接。
[0011] 樹脂分離柱是本發明提供的分離度測試系統的核心部件，為了達到對陰離子交換 樹脂中混入的陽離子交換樹脂和陽離子交換樹脂中混入的陰離子交換樹脂的完全分離，考 慮到精處理混床樹脂粒徑、密度、溶脹性等性能指標特點，該樹脂分離柱可以採用有機玻璃 材質。在本發明中，該樹脂分離柱需要垂直或者近似垂直放置，可以設置一個分離柱支架來 固定該樹脂分離柱。樹脂分離柱表面的刻度為高度線刻度，可以用來度量樹脂分層界面的 高度，從而確定樹脂的量。
[0012] 根據本發明的具體實施方案，優選地，本發明所採用的樹脂分離柱的高度為 1200-1500mm，內徑為 15-25mm (優選為 20mm)。
[0013] 根據本發明的具體實施方案，優選地，本發明所採用的樹脂分離柱的材質為有機 玻璃。
[0014] 根據本發明的具體實施方案，優選地，樹脂分離柱兩端的接頭為螺紋接頭。採用螺 紋接頭便於樹脂的裝填和更換。
[0015] 根據本發明的具體實施方案，優選地，樹脂分離柱的進出水結構為雙層多孔板夾 尼龍網結構。採用該結構可以防止樹脂漏出。
[0016] 柱塞式計量泵是本發明提供的分離度測試系統的重要部件，採用柱塞式計量泵作 為樹脂分離柱內樹脂反洗分層用水的驅動部件，巧妙地利用了柱塞泵脈衝計量式工作特 點，為樹脂分離柱中樹脂的有效分離起到了規律的振動和篩分作用，這一作用對於逆流反 洗的樹脂的有效分離起到了關鍵作用。
[0017] 三通調節閥可以對進入分樹脂離柱的水的流量進行有效調節。在樹脂分層的初 期，通過調節閥門流量，使樹脂分離柱中樹脂保持適度的膨脹高度，樹脂分離柱中的樹脂在 逆水流的作用下充分運動起來。由於陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂的密度差異和粒徑 差異，兩種樹脂會逐漸分開，陽離子交換樹脂在下面，陰離子交換樹脂向上運動處於上層。 當兩種樹脂基本分開分層之後，再次調節三通調節閥，逐漸減小進入樹脂分離柱的水的流 量，膨脹的樹脂逐漸下降高度，慢慢恢復原先的樹脂的高度，而分界面處的樹脂尚未得到徹 底分離，這時，脈衝柱塞泵的脈衝振動恰好為分界面附近樹脂的分離提供了振動篩分的工 作條件，最終能夠得到清晰、明顯、水平的樹脂分界線，實現樹脂的完全分離。
[0018] 本發明還提供了一種水處理離子交換樹脂分離度測試方法，其是採用上述水處理 離子交換樹脂分離度測試系統進行的，該方法包括以下步驟：
[0019] (1)預處理：取500mL樹脂樣品，用純水或者濃度為2wt%-3wt%的氫氧化鈉溶液作 為浸泡液進行浸泡，浸泡時間為10分鐘，以消除陰陽樹脂抱團現象；
[0020] (2)裝柱：向樹脂分離柱中裝填待分析的樹脂樣品，樹脂樣品的裝填高度為 60-80cm，並且，裝填時經過浸泡的樹脂樣品和浸泡液一起裝入，樹脂表面以上保持10-20cm 高的浸泡液(即水或氫氧化鈉溶液)，樹脂層中不能夾帶氣飽；
[0021] (3)反洗：以純水為反洗用水，啟動計量泵，調節計量泵工作頻率，保持適當的反洗 流量，使樹脂分離柱中的樹脂充分膨脹，樹脂膨脹的高度為120-140cm ;通過反洗，將待分 析樣品中的雜質、破碎樹脂洗出去，使樹脂隨逆向水量充分運動起來，陰樹脂和陽樹脂因密 度、粒徑差異逐漸分離；
[0022] (4)粗分層：保持樹脂分離柱中樹脂的膨脹高度和運動狀態，使陰樹脂和陽樹脂逐 漸分離，陰樹脂在上層、陽樹脂在下層，中間是陰陽樹脂混合層；
[0023] (5)細分層：當陰樹脂和陽樹脂初步分層之後，逐漸調低計量泵的工作頻率，逐漸 減小計量泵的振動作用和反洗用水的流量，使樹脂的膨脹高度逐漸回落，樹脂顆粒的紊動 狀態逐漸減弱，混合層的樹脂在水力作用和規律的振動作用下，逐漸分離，混合層的厚度 逐漸減小直至消失，最後出現清晰的陰樹脂和陽樹脂的分離界面，陰樹脂和陽樹脂徹底分 離；
[0024] (6)計算：分別計量樹脂分離柱中陰樹脂、陽樹脂的高度(有刻度時，可以通過樹脂 分離柱表面的刻度計量)，帶入公式計算待分析樹脂樣品的分離度，該公式為：
[0025] δ 陽=H 陽 /Hz X 100%，δ 陰=H 陰 /Hz X 100%
[0026] 其中：
[0027] δ ^為陽樹脂分離度，單位為％ ;
[0028] δ μ為陰樹脂分離度，單位為％ ;
[0029] Η卩日為分離後的陽樹脂高度，單位為cm ;
[0030] 為分離後的陰樹脂高度，單位為cm ;
[0031] Hz為樹脂的裝填高度，單位為cm。
[0032] 本發明提供的水處理離子交換樹脂分離度測試裝置及測試方法實現了對高速混 床樹脂分離度的定量測定，對樹脂分離設備的樹脂分離效果給以科學的、定量化的判定，對 於優化樹脂分離設備的樹脂分離工藝參數、提高樹脂的再生水平，進而提高高速混床的出 水水質及出力具有非常重要的指導意義和實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 圖1為實施例1提供的水處理離子交換樹脂分離度測試系統的結構圖；
[0034] 圖2為實施例3中序號為1的樹脂所達到的分離效果圖；
[0035] 圖3為實施例3中序號為2的樹脂所達到的分離效果圖；
[0036] 圖4為實施例3中序號為3的樹脂所達到的分離效果圖；
[0037] 圖5為實施例4中序號為4的樹脂所達到的分離效果圖；
[0038] 圖6為實施例4中序號為6的樹脂所達到的分離效果圖；
[0039] 圖7為實施例5中的運行樹脂所達到的分離效果圖。
[0040] 主要附圖標號說明：
[0041] 樹脂分離柱1柱塞式計量泵2三通調節閥3水箱4排放池 5
【具體實施方式】
[0042] 為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。
[0043] 實施例1
[0044] 本實施例提供了一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其結構如圖1所示。 該測試系統包括樹脂分離柱1、柱塞式計量泵2、三通調節閥3、水箱4、排放池5 ;
[0045] 其中，水箱4通過管道與三通調節閥3的第一埠連接，並且該連接管道上設有柱 塞式計量泵2 ;
[0046] 樹脂分離柱1的高度為1500mm，內徑為20mm，其兩端的接頭為螺紋接頭，進出水結 構為雙層多孔板夾尼龍網結構，並且，樹脂分離柱1上設有高度線刻度；
[0047] 樹脂分離柱1的底部開口與三通調節閥3的第二埠連接，樹脂分離柱1的頂部 開口通過管道與排放池5連接；
[0048] 三通調節閥3的第三埠通過管道與排放池5連接。
[0049] 實施例2
[0050] 本實施例提供了一種水處理離子交換樹脂分離度測試方法，其是採用實施例1提 供的水處理離子交換樹脂分離度測試系統進行分離度檢測的方法，該方法包括以下步驟：
[0051] (1)預處理：取500mL樹脂樣品，用純水或者濃度為2wt%-3wt%的氫氧化鈉溶液作 為浸泡液進行浸泡，浸泡時間為10分鐘；
[0052] (2)裝柱：向樹脂分離柱1中裝填待分析的樹脂樣品，樹脂樣品的裝填高度為 60-80cm，並且，裝填時經過浸泡的樹脂樣品和浸泡液一起裝入，樹脂表面以上保持10-20cm 高的浸泡液；
[0053] (3)反洗：以純水為反洗用水，啟動柱塞式計量泵2,調節柱塞式計量泵2的工 作頻率，保持適當的反洗流量，使樹脂分離柱1中的樹脂充分膨脹，樹脂膨脹的高度為 12〇-140cm ；
[0054] (4)粗分層：保持樹脂分離柱1中樹脂的膨脹高度和運動狀態，使陰樹脂和陽樹脂 逐漸分離，陰樹脂在上層、陽樹脂在下層，中間是陰陽樹脂混合層；
[0055] (5)細分層：當陰樹脂和陽樹脂初步分層之後，逐漸調低柱塞式計量泵2的工作頻 率，逐漸減小柱塞式計量泵2的振動作用和反洗用水的流量，使樹脂的膨脹高度逐漸回落， 樹脂顆粒的紊動狀態逐漸減弱，混合層的樹脂在水力作用和規律的振動作用下，逐漸分離， 混合層的厚度逐漸減小直至消失，最後出現清晰的陰樹脂和陽樹脂的分離界面，陰樹脂和 陽樹脂徹底分離；
[0056] (6)計算：通過樹脂分離柱表面的刻度計量樹脂分離柱1中陰樹脂、陽樹脂的高 度，帶入公式計算待分析樹脂樣品的分離度，該公式為：
[0057] δ 陽=H 陽 /Hz X 100%，δ 陰=H 陰 /Hz X 100%
[0058] 其中：
[0059] δ ^為陽樹脂分離度，單位為％ ;
[0060] S Μ為陰樹脂分離度，單位為％ ;
[0061] 分離後的陽樹脂高度，單位為cm ;
[0062] %為分離後的陰樹脂高度，單位為cm ;
[0063] Hz為樹脂的裝填高度，單位為cm。
[0064] 實施例3
[0065] 本實施例提供了一種陽離子交換樹脂分離度測試方法。該方法是採用實施例1提 供的測試裝置按照實施例2提供的測試方法對3組樹脂（陽離子交換樹脂中混有一定量的 陰離子交換樹脂，表1中序號為1、2、3的樹脂）進行分離度測試，樹脂量以及測試結果如表 1所示。
[0066] 本實施例中，序號為1、2、3的樹脂所達到的分離效果分別如圖2-圖4所示，有這 些圖可以看出，樹脂分層界面清晰、水平，這說明本實施例對混入了陰離子交換樹脂的陽離 子交換樹脂的混合物實現了徹底分離。
[0067] 實施例4
[0068] 本實施例提供了一種陽離子交換樹脂分離度測試方法。該方法是採用實施例1提 供的測試裝置按照實施例2提供的測試方法對3組樹脂（陰離子交換樹脂中混有一定量的 陽離子交換樹脂，表1中序號為4、5、6的樹脂）進行分離度測試，樹脂量以及測試結果如表 1所示。
[0069] 本實施例中序號為4、6的樹脂所達到的分離效果如圖5和圖6所示，可以看出，樹 脂分層界面清晰、水平，這說明本實施例對混入了陽離子交換樹脂的陰離子交換樹脂也能 夠實現分離。
[0070] 表 1
[0071]
【權利要求】
1. 一種水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其包括樹脂分離柱、柱塞式計量泵、三通 調節閥、水箱，其中，所述水箱通過管道與所述三通調節閥的第一埠連接，並且該連接管 道上設有柱塞式計量泵，所述樹脂分離柱的底部開口與所述三通調節閥的第二埠連接， 所述樹脂分離柱的頂部開口通過管道排空，所述三通調節閥的第三埠排空，所述樹脂分 離柱上具有刻度。
2. 根據權利要求1所述的水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其中，該水處理離子 交換樹脂分離度測試系統包括一排放池，並且，所述三通調節閥的第三埠通過管道與所 述排放池連接，所述樹脂分離柱的頂部開口通過管道與所述排放池連接。
3. 根據權利要求1所述的水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其中，所述樹脂分離 柱的高度為1200-1500_，內徑為15mm-25mm。
4. 根據權利要求3所述的水處理離子交換樹脂分離度測試系統，所述樹脂分離柱的材 質為有機玻璃。
5. 根據權利要求1所述的水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其中，所述樹脂分離 柱兩％5的接頭為螺紋接頭。
6. 根據權利要求1或5所述的水處理離子交換樹脂分離度測試系統，其中，所述樹脂分 離柱的進出水結構為雙層多孔板夾尼龍網結構。
7. -種水處理離子交換樹脂分離度測試方法，其是採用權利要求1-6任一項所述的水 處理離子交換樹脂分離度測試系統進行的，該方法包括以下步驟： (1) 預處理：取500mL樹脂樣品，用純水或者濃度為2wt%-3wt%的氫氧化鈉溶液作為浸 泡液進行浸泡，浸泡時間為10分鐘； (2) 裝柱：向樹脂分離柱中裝填待分析的樹脂樣品，樹脂樣品的裝填高度為60-80cm， 並且，裝填時經過浸泡的樹脂樣品和浸泡液一起裝入，樹脂表面以上保持10-20cm高的浸 泡液； (3) 反洗：以純水為反洗用水，啟動計量泵，調節計量泵工作頻率，保持適當的反洗流 量，使樹脂分離柱中的樹脂充分膨脹，樹脂膨脹的高度為120-140cm ; (4) 粗分層：保持樹脂分離柱中樹脂的膨脹高度和運動狀態，使陰樹脂和陽樹脂逐漸分 離，陰樹脂在上層、陽樹脂在下層，中間是陰陽樹脂混合層； (5) 細分層：當陰樹脂和陽樹脂初步分層之後，逐漸調低計量泵的工作頻率，逐漸減小 計量泵的振動作用和反洗用水的流量，使樹脂的膨脹高度逐漸回落，樹脂顆粒的紊動狀態 逐漸減弱，混合層的樹脂在水力作用和規律的振動作用下，逐漸分離，混合層的厚度逐漸減 小直至消失，最後出現清晰的陰樹脂和陽樹脂的分離界面，陰樹脂和陽樹脂徹底分離； (6) 計算：分別計量樹脂分離柱中陰樹脂、陽樹脂的高度，帶入公式計算待分析樹脂樣 品的分離度，該公式為： δ 陽=H 陽 /Hz X 100%，δ 陰=H 陰 /Hz X 100% 其中： δ |!0為陽樹脂分離度，單位為％ ; S 為陰樹脂分離度，單位為％; 10為分離後的陽樹脂高度,單位為cm ; Hgi為分離後的陰樹脂高度,單位為cm ; Hz為樹脂的裝填高度，單位為cm。
【文檔編號】G01N33/44GK104280535SQ201310279260
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】李永立, 星成霞, 王應高, 金緒良, 趙熒, 翟雅 申請人:國家電網公司, 華北電力科學研究院有限責任公司