CN102310007A - 白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂，由白炭黑母液水经加入的PAM絮凝剂使包括二氧化硅的粒子絮凝沉降，再经过PE微孔精密过滤器得到纯净的百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液。白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备，包括一个反应槽和PE微孔精密过滤器，其特点为反应槽包括白炭黑母液水进料口和PAM絮凝剂进料口以及出料口，所述的反应槽的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器，PE微孔精密过滤器经阀门连接硫酸钠溶液储罐。本发明的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备结构简单，且能产生百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液再生剂，能替代食盐作为树脂再生剂。

Description

白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂

技术领域

本发明属于钠离子交换树脂再生剂，尤其属于一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂。

背景技术

由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示，故一般采用阳离子交换树脂(软水器)，将水中的Ca²⁺、Mg²⁺（形成水垢的主要成份）除掉，随着树脂内Ca²⁺、Mg²⁺的增加，树脂除Ca²⁺、Mg²⁺的效能逐渐降低。当树脂吸收一定量的钙镁离子之后，就必须进行再生，再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的硬度离子置换出来，随再生废液排出塔外，树脂就又恢复了软化交换功能。由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca²⁺、Mg²⁺与树脂中的Na⁺相交换，从而吸附水中的Ca²⁺、Mg²⁺，使水得到软化。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下： 2RNa⁺ + Ca²⁺ = R₂Ca + 2Na⁺ ；2RNa⁺ + Mg²⁺ = R₂Mg+ 2Na⁺ ，即水通过钠离子交换器后，水中的Ca²⁺、Mg²⁺被置换成Na⁺。中国发明专利申请93120933.1号公开了一种硬水软化器复合再生剂，该再生剂的主要成份是氯化钠，利用氯化钠中的钠离子与软化器中树脂上吸附的钙、镁离子进行交换，使离子交换树脂得到再生。但是，上述现有再生剂食盐消耗量较大，使用费用较高。因此，上述现有再生剂存在着缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不用食盐作为树脂再生剂而用处理过的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂。

本发明的另一目的是提供一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备。

本发明的又一目的是提供一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的再生树脂设备。

本发明的目的是这样实现的，所述的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂，由3-6%硫酸钠溶液构成，它是由白炭黑母液水经加入的PAM絮凝剂使包括二氧化硅的粒子絮凝沉降，再经过PE微孔精密过滤器得到纯净的百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液；所述的PE微孔精密过滤器的过滤芯采用PE微孔过滤芯。所述的PE微孔精密过滤器的过滤芯采用0.1um以上颗粒一次滤住的PE微孔过滤芯。白炭黑母液水的成分包括：硫酸钠和少量二氧化硅，经加入PAM絮凝剂使二氧化硅粒子絮凝沉降，PAM絮凝剂化学名称聚丙烯酰胺，本发明优选非离子型的PAM絮凝剂，可采用北京爱格森自动化有限公司生产产品，使用时PAM絮凝剂产品配制成0．1％(指聚丙烯酰胺固含量以及质量计)浓度的水溶液；再经过PE微孔精密过滤器得到纯净的硫酸钠溶液，PE微孔精密过滤器的过滤芯采用PE微孔过滤芯，可采用海宁市盐官正浩过滤器材厂，用于液一固的精密分离过滤，用于过滤经过絮凝的少量二氧化硅及杂质，PE微孔过滤芯的微滤管孔径均匀，精度高，0.1um以上颗粒一次滤住，颗粒杂质过滤效果大于99%。经过上述两步骤的处理，白炭黑母液水变成百分比浓度为3-6%硫酸钠溶液作为钠离子交换树脂再生剂。

在使用本发明的再生剂对软水处理树脂进行再生时，会发生如下反应：

    R—Ca—R+2Na⁺＝2NaR+Ca²⁺                     ①

    R—Mg—R+2Na⁺＝2NaR+ Mg²⁺                   ②

  R—Ca—R+2Na⁺+S0₄ ^2-＝2NaR+CaS0₄↓          ③

    R—Mg—R+2Na⁺+S0₄ ^2-＝2NaR+ MgS0₄          ④

就上述反应过程来说，方程式①、②所给出的反应过程与现有采用氯化钠作为再生剂时的反应过程相同。但是，由于再生剂中含有硫酸钠，其与钙、镁离子的反应由反应方程式③、④所给出，由此可以让再生溶液中的钙、镁离子的浓度降低，从而促使反应方程式①、②、③、④所给出的反应过程向方程式的右方进行，有效地防止反离子作用。而在本发明中，采用低浓度硫酸钠和溶液逆流再生，同时通入压缩空气使树脂处于半悬浮状态使产生的CaSO₄微粒随再生废液排出。在对树脂进行再生处理时，再生剂溶液中的硫酸钠浓度通常可控制在3-6％之内。

试验结果表明，在此状态下的本发明再生剂既能有效地对树脂实施再生处理，又不会在溶液中产生颗粒状沉淀(用肉眼观察溶液无浑浊现象)，从而可确保树脂网孔不会被堵塞。

本发明的另一目的是这样实现的，所述的一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备，包括一个反应槽和PE微孔精密过滤器，其特征在于反应槽包括白炭黑母液水进料口和PAM絮凝剂进料口以及出料口，所述的反应槽的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器，PE微孔精密过滤器经阀门连接硫酸钠溶液储罐。

本发明的又一目的是这样实现的，所述的一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的再生树脂设备，包括一个反应槽，PE微孔精密过滤器，离子交换树脂柱和硫酸钠溶液储罐，其特征在于反应槽包括白炭黑母液水进料口和PAM絮凝剂进料口以及出料口，所述的反应槽的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器，PE微孔精密过滤器经阀门连接硫酸钠溶液储罐，硫酸钠溶液储罐经阀门二连接到钠离子交换树脂柱底部的底部过滤器，所述的钠离子交换树脂柱包括底部的侧面设置的压缩空气入口，底部的硫酸钠溶液入口和底部过滤器，顶部的废水出口及顶部过滤器，钠离子交换树脂柱的上部侧面设有的树脂入口；所述的压缩空气经阀门五连接压缩空气入口，废水出口经阀门一、顶部过滤器连接钠离子交换树脂柱。

本发明的优点：实际应用表明，与前述单纯采用氯化钠的现有产品相比，本发明的再生剂可降低食盐消耗量5～10％，节约再生费用10％左右，有利于提高软水处理量，延长树脂的再生周期和使用寿命，使废水排放中氯含量降低25％左右，减少对水质的污染。白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备结构简单，且能产生百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液的树脂再生剂，实验表明能替代食盐作为树脂再生剂。本发明的设备具有树脂再生剂制备和树脂再生双功能。而且能充分利用白炭黑母液水这工业废液，达到变废为宝。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：反应槽1，PE微孔精密过滤器2，白炭黑母液水进料口3，PAM絮凝剂进料口4，硫酸钠溶液储罐5，阀门二6，钠离子交换树脂柱7，底部过滤器8，顶部过滤器9，树脂入口10，阀门三11，软水收集槽12，阀门五13，阀门四14，阀门一15，原水进口16，废水出口17，压缩空气18。

具体实施方式

本发明的内容结合以下附图和实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

本发明所述的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂，它是由白炭黑母液水经加入的PAM絮凝剂使二氧化硅等粒子絮凝沉降，再经过PE微孔精密过滤器得到纯净的百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液，所述PAM絮凝剂化学名称聚丙烯酰胺，本发明实施例优选非离子型的PAM絮凝剂，可采用北京爱格森自动化有限公司生产产品，使用时PAM絮凝剂产品配制成0．1％(指聚丙烯酰胺固含量以及质量计)浓度的水溶液；所述PE微孔精密过滤器的过滤芯采用PE微孔过滤芯，可采用海宁市盐官正浩过滤器材厂，用于液——固的精密分离过滤，用于过滤经过絮凝的少量二氧化硅及杂质，PE微孔过滤芯的微滤管孔径均匀，精度高，0.1um以上颗粒一次滤住，工作压力≤0.2(MPa)，颗粒杂质过滤效果大于99%。本发明实施例的工作压力为0.1MPa。

如图1所示，本发明所述的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备，包括一个反应槽1和PE微孔精密过滤器2，其结构特点为反应槽包括白炭黑母液水进料口3和PAM絮凝剂进料口4以及出料口，所述的出料口用于使经过PAM絮凝剂絮凝的白炭黑母液水出料，反应槽1的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器2，PE微孔精密过滤器2经阀门连接硫酸钠溶液储罐5，此储罐内的硫酸钠溶液浓度为3-6%，即可作为钠离子交换树脂再生剂。

如图1所示，本发明的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的再生树脂设备，包括一个反应槽1，PE微孔精密过滤器2，离子交换树脂柱7和硫酸钠溶液储罐5，其结构特点为反应槽包括白炭黑母液水进料口3和PAM絮凝剂进料口4以及出料口，所述的反应槽1的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器2，PE微孔精密过滤器2经阀门连接硫酸钠溶液储罐5，硫酸钠溶液储罐5经阀门二6连接到钠离子交换树脂柱7底部的底部过滤器8，所述的钠离子交换树脂柱包括底部的侧面设置的压缩空气入口，底部的硫酸钠溶液入口和底部过滤器8，顶部的原水进口16和废水出口17及顶部过滤器9，钠离子交换树脂柱7的上部侧面设有的树脂入口10。所述的底部过滤器8经阀门三11连接软水收集槽12，所述的压缩空气18经阀门五13连接压缩空气入口，原水进口16经阀门四14经顶部过滤器9接入钠离子交换树脂柱7内，废水出口经阀门一15、顶部过滤器9连接钠离子交换树脂柱7。

当把原水制成软水时，打开阀门四、阀门三，关闭阀门五、阀门一和阀门二，此时原水经阀门四经顶部过滤器进入钠离子交换树脂柱内经离子交换使使原水中的硬度成分Ca²⁺、Mg²⁺除掉，然后从底部的过滤器经阀门三进入软水收集槽。

当使树脂再生时，打开阀门五、阀门一和阀门二，关闭阀门四、阀门三，此时一方面压缩空气从阀门五进入钠离子交换树脂柱内，另一方面硫酸钠溶液储罐的浓度为5%的硫酸钠溶液经阀门二、底部过滤器进入钠离子交换树脂柱内，通过压缩空气（压力为0.2-0.6MPa 、流速为 5m/s -15m/s）的输送使硫酸钠再生剂其与树脂的钙、镁离子进行交换，使树脂再生，再生的废水经顶部过滤器、阀门一从废水出口排出，实验表明使用浓度为5%的硫酸钠溶液的树脂再生剂，能使标准规格的钠离子交换树脂柱得到再生。

Claims (4)

1.一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂，它是由白炭黑母液水经加入的PAM絮凝剂使包括二氧化硅的粒子絮凝沉降，再经过PE微孔精密过滤器得到纯净的百分比浓度为3-6%的硫酸钠溶液；所述的PE微孔精密过滤器的过滤芯采用PE微孔过滤芯。

2.根据权利要求1所述的白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂，其特征在于所述的PE微孔精密过滤器的过滤芯采用0.1um以上颗粒一次滤住的PE微孔过滤芯。

3.一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的制备设备，包括一个反应槽（1）和PE微孔精密过滤器（2），其特征在于反应槽包括白炭黑母液水进料口（3）和PAM絮凝剂进料口（4）以及出料口，所述的反应槽（1）的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器（2），PE微孔精密过滤器（2）经阀门连接硫酸钠溶液储罐（5）。

4.一种白炭黑母液水用作钠离子交换树脂再生剂的再生树脂设备，包括一个反应槽（1），PE微孔精密过滤器（2），离子交换树脂柱（7）和硫酸钠溶液储罐（5），其特征在于反应槽包括白炭黑母液水进料口（3）和PAM絮凝剂进料口（4）以及出料口，所述的反应槽（1）的出料口经阀门连接PE微孔精密过滤器（2），PE微孔精密过滤器（2）经阀门连接硫酸钠溶液储罐（5），硫酸钠溶液储罐（5）经阀门二（6）连接到钠离子交换树脂柱（7）底部的底部过滤器（8），所述的钠离子交换树脂柱包括底部的侧面设置的压缩空气入口，底部的硫酸钠溶液入口和底部过滤器（8），顶部的废水出口（17）及顶部过滤器（9），钠离子交换树脂柱（7）的上部侧面设有的树脂入口（10）；所述的压缩空气（18）经阀门五（13）连接压缩空气入口，废水出口经阀门一（15）、顶部过滤器（9）连接钠离子交换树脂柱。

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