CN100387345C

CN100387345C - 利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备

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Publication number: CN100387345C
Application number: CNB2005100883617A
Authority: CN
Inventors: 邓佑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: CN1736610A

Abstract

一种利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备，利用电渗除盐中，淡室中的离子不断向浓室迁移的原理，用隔离物将淡室分隔为阳、阴再生框室，将阳、阴树脂分别装入阳、阴再生框室内，采取分离式静态再生；由阳膜与阴膜、阴膜与隔离物、隔离物与阳膜及其隔框依次组成的集盐框、阴再生框、阳再生框构成的再生单元，其两侧的阴、阳极板间通直流电源；该设备两外侧依次为压紧板、绝缘板、极板和极框，在左右极框中间夹着数十个乃至上百个再生单元，左右极框、阴再生框、阳再生框上分别开有对应的进出孔，各孔对准后通过紧固件重叠组在一起，形成各自的通道。本发明利用水的极化现象达到再生树脂的目的，不污染环境，电阻小，电耗低。

Description

利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备

技术领域

本发明属于离子交换除盐处理中的树脂再生技术领域，具体涉及一种利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备。

背景技术

现有离子交换除盐过程中，经过交换的阴、阳树脂失效后，其再生方法一般采用酸碱化学药剂再生法，即以酸再生阳树脂，以碱再生阴树脂。其存在的不足是：再生药剂利用率很低，大量废酸废碱溶液和清洗废水排放，运行成本高，污染环境。为克服酸碱化学药剂树脂再生法存在的不足，我国专利公开的名称为“离子交换树脂的电再生方法及装置”(专利号为96120791.4)，再生反应中H⁺和OH^-离子不是来源于化学药剂酸碱，而是来源于水，所消耗的是电能，但是该技术采用的是阴阳树脂混合式装填、且在流动中再生的方法与装置，存在电阻大、电耗高的缺点。我国专利名称为“双极膜水解离法再生离子交换树脂的方法及装置”(专利号为02124071.)，乃是利用双极膜水解出H⁺及OH^-离子以再生树脂，而双极膜价格较高，导致设备造价居高不下。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备，以使投资更省，电耗更低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种利用极化作用再生离子交换树脂的方法，包括以下步骤：

①利用电渗除盐中，淡室中的离子不断向浓室迁移的原理，用隔离物将淡室分隔为阳再生框室和阴再生框室，将阳树脂装在靠近阳膜一侧的阳再生框室内，将阴树脂装在靠近阴膜一侧的阴再生框室内，阴、阳树脂之间加有防止阴、阳树脂混合的隔离物，即采取分离式静态再生；

②由阳膜与阴膜、阴膜与隔离物、隔离物与阳膜及其隔框依次组成的集盐框、阴再生框、阳再生框构成的再生单元，在再生单元两外侧的阴、阳极板之间外加直流电源，形成直流电场；

③在电流作用下，阴再生框室中阴树脂上的阴离子向阳极方向迁移，阳再生框室中阳树脂上的阳离子向阴极方向迁移，首先是靠近膜处的离子穿过膜而进入相邻的集盐框室，同时再生框室内所有树脂上离子向膜方向移动，中间树脂上的离子向外侧递补，而在隔离物处即阴、阳树脂分离面处，水发生极化作用源源不断地提供H⁺及OH^-离子，以替补树脂上离子迁出的空穴，树脂再生过程是由中央向膜方向推进，时间足够长，树脂即可再生好。

根据上述利用极化作用再生离子交换树脂的方法，本发明还提供了一种相应的再生树脂设备，其两外侧依次为压紧板、绝缘板、极板和左右极框，在左、右极框中间夹着数十个乃至上百个再生单元，通过紧固件重叠组在一起；所述再生单元是由集盐框、阴再生框和阳再生框依序排列，在集盐框与阴再生框之间夹有阴膜，在阴再生框与阳再生框之间夹有隔离物，在阳再生框与集盐框之间夹有阳膜，阴再生框内填装阴树脂，阳再生框内填装阳树脂；右极框上开有集进孔、阴进孔、阳进孔、极出孔、阳出孔、阴出孔、集出孔和极进孔，左极框上只开有极出孔和极进孔，各孔处安装对应管线，左、右极框只有极出孔、极进孔与框室相通；集盐框上开有集进孔、阴进孔、阳进孔、阳出孔、阴出孔和集出孔，只有集进孔、集出孔与框室相通；阴再生框上开有集进孔、阴进孔、阳进孔、阳出孔、阴出孔和集出孔，只有阴进孔、阴出孔与框室相通，阴再生框的阴出孔处装有滤网，以防阴树脂流失；阳再生框上开有集进孔、阴进孔、阳进孔、阳出孔、阴出孔和集出孔，只有阳进孔、阳出孔与框室相通，阳再生框的阳出孔处装有滤网，以防阳树脂流失；将左右极框、集盐框、阴再生框、阳再生框上开的各对应孔对准叠压组装在一起，形成各自的通道；所述左右极框、集盐框、阴再生框、阳再生框均由绝缘材料制成，各框包括边框和框室。

上述隔离物选用滤网、阴膜或阳膜。

本发明提供的利用极化作用再生离子交换树脂的方法与设备，依据的原理以及所具有的特点是：

①在电渗除盐中，水中阳离子向阴极方向运动，阴离子向阳极方向运动，同时由于离子交换膜的单向通过作用，即阳膜只通过阳离子不通过阴离子，阴膜只通过阴离子而不通过阳离子，因而淡室中的离子不断向浓室迁移，达到脱盐目的。本发明正是利用这一现象，在淡室中充满树脂，淡室中树脂上的离子同样会向浓室迁移，从而达到再生树脂的目的。

②本发明采用的是分离式再生。所谓分离式：是指树脂再生时，阳树脂装在靠近阳膜一侧，阴树脂装在靠近阴膜一侧，阴、阳树脂之间夹有防止阴、阳树脂混合的隔离物，隔离物可以是滤网，亦可以为阴膜或阳膜。混合式装填树脂的最远迁移距离要比分离式装填大一倍，混合式装填时，靠近阴膜处阳树脂上的阳离子或靠近阳膜处阴树脂上的阴离子要迁移出再生室的距离为再生间的宽度，分离式装填的树脂上最远离子迁移距离为再生室宽度的一半，因而混合式装填比分离式装填电阻要大；在离子迁移过程中，阳树脂对阴离子或阴树脂对阳离子来说无异于非导体，分离式装填阳离子全部在阳树脂间迁移，阴离子完全在阴树脂间迁移，又进一步减少了电阻。

③本发明采用的是静态再生。所谓静态再生：是指树脂在再生过程静止不动。溶液的导电率与溶液中离子浓度呈正变，树脂上的浓度远大于水中离子浓度，故其电阻远小于水的电阻，树脂流动时树脂间有水层，故其电阻大于树脂静止时的电阻。

④树脂再生时，本发明的H⁺及OH^-子是在隔离物处由极化产生，无需使用价格昂贵的双极膜。从而设备造价大为降低，为产业化生产奠定经济基础。

综上所述，本发明利用水的极化现象，无需使用价格昂贵的双极膜；采用分离式静态再生树脂，极大地减小了电阻、降低了电压，有效节省了电能，从而使再生树脂的运行费用更省。

附图说明

图1为本发明再生离子交换树脂的方法与设备的示意图；

图2为右极框结构示意图；

图3为集盐框结构示意图；

图4为阴再生框结构示意图；

图5为阳再生框结构示意图；

图6为左极框结构示意图。

图中：1-阳膜；2-阴膜；3-隔离物；4-集盐框；5-阳再生框；6-阴再生框；7-阴树脂；8-阳树脂；9-阳进管；10-阴进管；11-集进管；12-极出管；13-阳出管；14-阴出管；15-集出管；16-极进管；17-紧固件；18-压紧板；19-绝缘板；20-极板；21-右极框；22-左极框；23-极出孔；24-集进孔；25-阴进孔；26-阳进孔；27-阳出孔；28-阴出孔；29-集出孔；30-极进孔；31-边框；32-框室；33-滤网。

具体实施方式

如图1所示，该再生树脂设备的左右两外侧依次为压紧板18、绝缘板19、极板20以及左右极框21、22。在左、右极框21、22中间夹着数十个乃至上百个再生单元，通过紧固件17重叠组在一起。所述再生单元是由集盐框4、阴再生框6和阳再生框5依序排列，在集盐框4与阴再生框6之间夹有阴膜2；在阴再生框6与阳再生框5之间夹有隔离物3，隔离物3可以是滤网或者是阴膜或阳膜；在阳再生框5与集盐框4之间夹有阳膜1。再生时，阴再生框6内装有阴树脂7，阳再生框5内装有阳树脂8。

右极框21各对应孔处装有阳进管9、阴进管10、集进管11、极出管12、阳出管13、阴出管14、集出管15和极进管16；左极框22上只装有极出管12和极进管16。

上述左右极框21和22、集盐框4、阴再生框6、阳再生框5均由绝缘材料制成，各框均包括尺寸相同的边框31与框室32。

如图2、图6所示，右极框21上开有极出孔23、集进孔24、阴进孔25、阳进孔26、阳出孔27、阴出孔28、集出孔29和极进孔30。左极框22上只开有极出孔23与极进孔30。右极框21与左极框22上只有极出孔23、极进孔30与框室32相通，供极水进出之用。

如图3所示，集盐框4上开有集进孔24、阴进孔25、阳进孔26、阳出孔27、阴出孔28和集出孔29。但只有集进孔24、集出孔29与框室32相通，供集盐框4进出溶液之用。

如图4所示，阴再生框6上开有集进孔24、阴进孔25、阳进孔26、阳出孔27、阴出孔28和集出孔29，但只有阴进孔5、阴出孔28与框室32相通，供阴树脂进出及排水之用。阴再生框6上的阴出孔28处装有滤网33，以防阴树脂流失。

如图5所示，阳再生框5上开有集进孔24、阴进孔25、阳进孔26、阳出孔27、阴出孔28和集出孔29，但只有阳进孔26、阳出孔27与框室32相通，供阳树脂进出及排水之用。阳再生框5的阳出孔27处也装有滤网33，以防阳树脂流失。

组装时，将右极框21上的集进孔24、阴进孔25、阳进孔26、阳出孔27、阴出孔28和集出孔29六个孔与集盐框4、阴再生框6、阳再生框5上各孔一一对准，阳膜1、阴膜2及隔离物3上的相应位置上亦开有六个孔，在叠置时应予以对准，再依次将极板20、绝缘板19和压紧板18安装到位，由紧固件17将其叠压组装在一起。集盐框4、阳再生框5、阴再生框6及右极框21上的六个孔对准叠后形成六个通道。依次与右极框21上六个孔对应安装阳进管9、阴进管10、集进管11、阳出管13、阴出管14和集出管15。在极框21、22上的极出孔23、极进孔30上分别安装极出管12和极进管16，供极水进出之用。

要再生的阴树脂7经阴进管10、阴进孔25进入阴再生框6的框室32中，阳树脂8经阳进管9、阳进孔26进入阳再生框5的框室32中，输送树脂多余的水则经阴出孔28、阳出孔27由阴出管14、阳出管13排出。当树脂再生好后，水流反向，即从阴、阳出水孔28、27进水，阴、阳树脂7、8各自分别由阴、阳进管10、9随水送至使用地点。

图1中的左侧极板20接阳极，右侧极板20接阴极。工作时通上电流，阴再生框6内阴树脂7上的阴离子向左迁移，最左侧靠阴膜2处的阴离子穿过阴膜2进入集盐框4，阳再生框5内阳树脂8上的阳离子向阴极方向迁移，即向右迁移，靠阳膜处树脂8上的阳离子越过阳膜1进入集盐框，进入集盐框内阴、阳离子为水流随时带走。在隔离物3处水不断被极化为H⁺及OH^-离子，以替补树脂上被迁移去离子后的空穴。靠近隔离物3处树脂最先被再生好，随着时间延长，直到靠近阳膜1、阴膜2处的树脂再生好，整个再生过程结束。

Claims

1.一种利用极化作用再生离子交换树脂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

③在电流作用下，阴再生框室中阴树脂上的阴离子向阳极方向迁移，阳再生框室中阳树脂上的阳离子向阴极方向迁移，首先是靠近膜处的离子穿过膜而进入相邻的集盐框室，同时再生框室内所有树脂上离子向膜方向移动，中间树脂上的离子向外侧递补，而在隔离物处即阴、阳树脂分离面处，水发生极化作用源源不断地提供H⁺及OH^-离子，以替补树脂上离子迁出的空穴，树脂再生过程是由中央向膜方向推进，时间足够长，树脂即可再生好；

所述的隔离物选用滤网、阴膜或阳膜。

2.根据权利要求1所述方法的再生离子交换树脂的设备，其特征在于该设备两外侧依次为压紧板(18)、绝缘板(19)、极板(20)和左右极框(22、21)，在左右极框(22、21)中间夹着数十个乃至上百个再生单元，通过紧固件(17)重叠组在一起；所述再生单元是由集盐框(4)、阴再生框(6)和阳再生框(5)依序排列，在集盐框(4)与阴再生框(6)之间夹有阴膜(2)，在阴再生框(6)与阳再生框(5)之间夹有隔离物(3)，在阳再生框(5)与集盐框(4)之间夹有阳膜(1)，阴再生框(6)内填装阴树脂(7)，阳再生框(5)内填装阳树脂(8)；右极框(21)上开有集进孔(24)、阴进孔(25)、阳进孔(26)、极出孔(23)、阳出孔(27)、阴出孔(28)、集出孔(29)和极进孔(30)，左极框(22)上只开有极出孔(23)和极进孔(30)，各孔处安装对应管线，左右极框(22、21)只有极出孔(23)、极进孔(30)与框室(32)相通；集盐框(4)上开有集进孔(24)、阴进孔(25)、阳进孔(26)、阳出孔(27)、阴出孔(28)和集出孔(29)，只有集进孔(24)、集出孔(29)与框室(32)相通；阴再生框(6)上开有集进孔(24)、阴进孔(25)、阳进孔(26)、阳出孔(27)、阴出孔(28)和集出孔(29)，只有阴进孔(25)、阴出孔(28)与框室(32)相通，阴出孔(28)处装有防止阴树脂流失的滤网(33)；阳再生框(5)上开有集进孔(24)、阴进孔(25)、阳进孔(26)、阳出孔(27)、阴出孔(28)和集出孔(29)，只有阳进孔(26)、阳出孔(27)与框室(32)相通，阳出孔(27)处装有防止阳树脂流失的滤网(33)；将左右极框(22、21)、集盐框(4)、阴再生框(6)、阳再生框(5)上开的各对应孔对准叠压组装在一起，形成各自的通道；所述左右极框(22、21)、集盐框(4)、阴再生框(6)、阳再生框(5)均由绝缘材料制成，各框包括边框(31)和框室(32)；所述隔离物(3)选用滤网、阴膜或阳膜。