CN104105547B - 离子交换树脂的混合方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离子交换树脂的混合方法及混合装置，其适用于制作高洁净度的离子交换装置的情形并且能够稳定得到高品质。本发明提供的离子交换树脂的混合方法及装置，其将计量完成的多种离子交换树脂与水加入混合槽(1)，通过一端侧及另一端侧分别连接至该混合槽的循环管路(10)，使离子交换树脂与水通过泵(11)进行循环并进行搅拌，并且将非活性气体通过散气管(3)扩散至该混合槽(1)内。在循环管路(10)上设有在线混合器(12)。

Description

离子交换树脂的混合方法及装置
技术领域
本发明涉及一种将不同种类的离子交换树脂(例如，阴离子交换树脂与阳离子交换树脂)在均匀且保持洁净度的状态下进行混合的方法。
背景技术
作为以往的离子交换树脂的混合方法，有通过气体或空气进行鼓泡而使混合槽内的离子交换树脂和水产生流动而混合的方法(日本特开平7-116526)。
使用于超纯水制造工序的离子交换装置需要保持高洁净度，作为离子交换树脂的调整(洗净或精制)方法，提出有日本特开2011-50898的方法，另外，作为将离子交换树脂填充在容器的离子交换装置的制作方法，提出有日本特开2011-11120的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-116526
专利文献2：日本特开2011-50898
专利文献3：日本特开2011-11120
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中的离子交换树脂的混合方法，在大气中的尘埃或微粒有可能在混合工序混入，并不适用于用来制作高洁净度的离子交换装置。
本发明的目的是，提供一种适用于制作高洁净度的离子交换装置的情形并且能稳定得到高品质的离子交换树脂的混合方法及混合装置。
解决课题的方法
本发明的离子交换树脂的混合方法，其特征在于，将计量完成的多种离子交换树脂与水加入混合槽，通过一端侧及另一端侧分别连接至该混合槽的循环管路，使上述离子交换树脂与上述水通过泵进行循环并进行搅拌，同时将非活性气体扩散至该混合槽内。
本发明的离子交换树脂的混合装置，其具有：接受计量完成的多种离子交换树脂与水的混合槽、一端侧及另一端侧连接至该混合槽的循环管路、设在该循环管路的泵、和将非活性气体扩散在该混合槽内的散气装置。
优选在该循环管路上设置在线混合器。
优选该混合槽具有盖并且设置有气体排出装置。
优选使用氮气作为非活性气体。
本发明中，优选在将混合完成的离子交换树脂从混合槽排出移送时，也通过上述循环管路使离子交换树脂与水作循环。
发明的效果
本发明的离子交换树脂的混合方法及装置中，通过循环管路的泵，从混合槽内的下部抽取水的同时也抽取离子交换树脂，并经由循环管路回到混合槽的上部。通过反复此动作，混合槽内的多种离子交换树脂产生流动，而在混合槽内进行搅拌、混合。进一步地，本发明中通过使非活性气体扩散(鼓泡)至混合槽内的水中，进一步赋予复杂的流动，提高搅拌效率，因此，可在短时间内得到均匀的离子交换树脂的混合状态。
本发明中，将混合槽制成有盖且附加气体排出装置的半密闭状态，通过在该混合槽内扩散非活性气体，在混合槽内形成一定的压力，并且，非活性气体一直(常时)从混合槽内透过气体排出装置被放出外部，因此，可以防止包含在大气中的尘埃或微粒的混入。
通过在循环管路上设置在线混合器，使离子交换树脂的混合效率提高。
从易取得程度或洁净度及成本方面考虑，优选使用高纯度的氮气作为非活性气体。
作为使用在循环管路的泵，优选使用树脂制的空气泵(エアードポンプ)。通过使用树脂制的空气泵，可以抑制杂质从泵溶出，而且还可以输送气体混入液。另外，因为是以压缩空气作驱动，所以也不会因超载导致发热。另外，通过空气调节器的调节，可以轻易控制吐出压力，非常安全。
附图说明
图1是本发明的说明图。
具体实施方式
以下，更详细地说明本发明。图1是关于本发明的实施方式的离子交换树脂的混合装置的系统图。
混合槽1具有顶盖1a，该顶盖1a上设有气体流出口2作为气体排出装置。该气体流出口2上也可以设置过滤器、或仅容许气体从混合槽1内流出的止回阀。
在混合槽1内的下部设有散气管3，作为非活性气体的氮气可以从氮气汽缸等气体源经由气体配管4及阀5进行供给。在混合槽1内的上部，设置有阻止离子交换树脂的通过，并且容许水通过的滤网(Strainer)6，排水配管7连接至该滤网6。
循环管路10的流入端连接至混合槽1的底部，该循环管路10的流出端连接至混合槽1的上部。在该循环管路10设有空气泵11和在线混合器12。较空气泵11靠近流入端侧的循环管路10分歧出移送配管13，且通过设在该移送配管13的空气泵14可将混合完成的离子交换树脂移送到填充装置(省略图示)。
作为该混合完成的离子交换树脂的移送配管，也可以在在线混合器的出口配管上设置分歧出的配管并朝填充装置移送。此时，仅需1台空气泵即可完成。
以贯穿混合槽1的顶盖1a的方式，设置阴离子交换树脂的导入配管16和阳离子交换树脂的导入配管17、和水的导入配管18。
本发明中，所谓被混合的多种离子交换树脂，除了在如阳离子交换树脂与阴离子交换树脂的离子基具有阳离子交换性或者具有阴离子交换性的差异之外，也可以是，如即使是同为阳离子交换树脂，也是强酸性型阳离子交换树脂与弱酸性型阳离子交换树脂的情况，以及如即使是同为阴离子交换树脂，也是强碱性型阴离子交换树脂与弱碱性型阴离子交换树脂的组合的，离子基的解离性不同的离子交换树脂彼此之间的情形。
通过上述构成的混合装置进行的离子交换树脂的混合顺序如以下所述。
i)使氮气从散气管3向空的混合槽1内流出，使混合槽1内的空气从气体流出口2流出，使得混合槽1内形成洁净的氮气环境。
ii)将所计量的阴离子交换树脂和阳离子交换树脂与水一起通过配管16、17导入至混合槽1内。
iii)通过配管18将水导入混合槽1内直至水从滤网6溢流为止。使用于离子交换树脂的混合的水为超纯水层级的水，因此，用电极式液位计无法测定水位。因此，在本实施方式中，通过利用滤网6的溢流形式来决定水位。
iv)使空气泵11运作，让离子交换树脂及水的混合浆料通过循环管路10，并在混合槽1内产生流动以混合并搅拌离子交换树脂。
v)进行规定时间的上述iv)的混合之后，停止空气泵11，再使空气泵14运作以将混合完成的离子交换树脂向填充装置移送。在该移送工序中为了不让外部气体混入混合槽1内而以使氮气从气体流出口2排出的方式，持续朝散气管3供给氮气。再者，离子交换树脂的分离容易发生的情况下，也可在将离子交换树脂朝填充装置移送期间使空气泵11运作以持续进行离子交换树脂的混合。
根据相关离子交换树脂的混合方法及混合装置，可以防止在离子交换树脂的混合步骤中空气中的尘埃或微粒混入混合槽1内。因此，高洁净度的混合离子交换树脂被填充至离子交换树脂塔。由此，可以制造出水质良好的超纯水等的离子交换水。本发明适用于超纯水制造装置中的特别是子系统(二次纯水系统)的离子交换研磨机(非再生型离子交换装置)的制作(离子交换树脂的充填)。本发明特别适用于，用来制作高纯度的超纯水的超纯水制造装置，例如使用于晶片制造、半导体制造等的超纯水制造装置的离子交换装置的制作(离子交换树脂的填充)。根据具有已填充通过本发明所混合的离子交换树脂的离子交换装置的超纯水制造装置，可以容易制造出金属浓度在1ppt以下甚至0.1ppt以下的超纯水。
[实施例]
以下，说明实施例及比较例。
[实施例1]
使用图1所示的混合装置按照上述顺序，将阴离子交换树脂与阳离子交换树脂以容积比1：1进行混合之后，在无尘室内填充至离子交换树脂的容器(72L)并制作离子交换装置。在该离子交换装置中，将如表1所示的金属离子浓度的超纯水以SV＝60/h进行24小时通水。在第24小时所采取的离子交换装置流出水的水质如表1所示。
[比较例1]
在离子交换树脂的混合工序中，除了不进行氮气的扩散外，其余与实施例1相同地制作离子交换装置，并进行通水试验。在第24小时所采取的离子交换装置流出水的水质如表1所示。
表1 (单位ppt)
编号(No.) Cu Zn Fe Ca Na
原水(超纯水) 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01
实施例1 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
比较例1 0.02 0.23 0.01 0.32 0.01
从表1可以清楚了解，通过利用本发明的离子交换树脂的混合方法及混合装置，可以得到高水质的超纯水。
以上，使用特定方案对本发明进行了详细地说明，但本领域技术人员清楚，只要不脱离本发明的主旨及范围，可以进行各种变更。
另外，本申请是根据2012年3月23日提出的日本发明专利申请(特愿2012-067279)而提出的，在此通过引用的方式将其全体内容援引于此。

Claims (8)

1.一种离子交换树脂的混合方法，其特征在于，将计量完成的多种离子交换树脂与水加入混合槽，通过一端侧及另一端侧分别连接至该混合槽的循环管路，使上述离子交换树脂与上述水通过泵进行循环并进行搅拌，并且将非活性气体扩散至该混合槽内，并且，该混合槽具有盖并且设有气体排出装置。
2.如权利要求1所述的离子交换树脂的混合方法，其中，在所述循环管路上设有在线混合器。
3.如权利要求1或2所述的离子交换树脂的混合方法，其中，所述非活性气体是氮气。
4.如权利要求1或2所述的离子交换树脂的混合方法，其中，在将混合完成的离子交换树脂从所述混合槽排出移送时，也通过上述循环管路使离子交换树脂与水进行循环。
5.如权利要求3所述的离子交换树脂的混合方法，其中，在将混合完成的离子交换树脂从所述混合槽排出移送时，也通过上述循环管路使离子交换树脂与水进行循环。
6.一种离子交换树脂的混合装置，其特征在于，其具有：
接受计量完成的多种离子交换树脂与水的混合槽；
一端侧及另一端侧连接至该混合槽的循环管路；
设在该循环管路的泵；和
将非活性气体扩散在该混合槽内的散气装置，
并且，该混合槽具有盖并且设有气体排出装置。
7.如权利要求6所述的离子交换树脂的混合装置，其中，在所述循环管路上设有在线混合器。
8.如权利要求6或7所述的离子交换树脂的混合装置，其中，所述混合槽在上部设有气体排出装置。
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