CN1047575C - 钠离子型分子筛交换的方法及其交换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的钠离子型分子筛交换的方法，其主要特征是让流动的含有所需阳离子的溶液通过在先形成并具有足够表面积的钠型分子筛的滤膜，将钠离子交换并形成所需阳离子的分子筛，因此，整个交换过程呈动态连续式，生产效率高，且所需阳离子的利用率高达90～95%，使生产成本下降。本发明所述的交换装置由交换容器、管状滤网、集输管、抽滤泵和输送泵组成，具有结构简单、交换面积大、分子筛流失少等特点。

Description

钠离子型分子筛交换的方法及其交换装置
本发明涉及一种钠离子型分子筛交换的方法及其交换装置。
钠离子型分子筛交换目前都是采用静态交换的方法，即把一定浓度的钠离子型分子筛浆液和一定浓度的所需阳离子溶液注进一个反应器内混和，经加热后，在搅拌下进行离子交换。这种交换方法存在以下几个问题，首先是在交换过程中混和液中的钠离子浓度逐渐增加，而所需阳离子浓度则逐渐降低，当钠离子和所需阳离子的浓度达到化学平衡时，交换过程即停止，此时必须增大所需阳离子的浓度才能使交换过程继续进行，这样显然增加了所需阳离子的消耗量，也增加了生产成本；再者是含有大量多余所需阳离子的溶液作废液排放后，既造成浪费，也污染环境；此外，这种静态交换方法交换时间长，生产效率低。
本发明的目的是提供一种所需阳离子的利用率高，且生产效率也高的钠离子型分子筛交换的方法及实现该方法的交换装置。
本发明中的方法是：
一、将钠离子分子筛浆液注进盛有水的、并设有管状滤网的交换容器中，混和后抽吸过滤，在管状滤网表面形成钠离子型分子筛的滤膜；
二、将含有所需阳离子的溶液按浓度从低到高的次序依序注入交换容器，每注入一次溶液后，随即抽吸过滤一次，此时，从钠离子型分子筛滤膜中通过的所需阳离子即将钠离子交换出来，并形成所需分子筛；
三、取样测定已经过抽滤的溶液中所需阳离子的含量，如已达到排放标准，可作废液排放，如还有利用价值，可注入其它交换容器再次参与交换；
四、将滤积在管状滤网表面的所需分子筛用水冲下，经搅拌、抽吸、过滤、烘干即得所需分子筛产品。
本发明中的交换装置是：
由交换容器、管状滤网、集输管、抽滤泵和输送泵组成，其中管状滤网设置在交换容器中，下端同集输管连接，集输管是相互沟通的管系，并同抽滤泵连接，输送泵则同交换容器连接。
上述方法的实质是让流动的含有所需阳离子的溶液通过具有一定表面积的钠离子型分子筛的滤膜，将钠离子交换后形成所需分子筛，被交换的钠离子则被抽滤过的溶液带走，因此，整个交换过程呈动态连续式，生产效率高，此外，整个交换过程中，所需阳离子能得到充分利用，这样，一来可使成本下降，二来可减少废液的污染程度。
上述装置的特点是作为装置主要构件的管状滤网在交换容器中高密度设置，使得离子交换的表面积大，也使得整套装置的结构简单，此外，采用负压抽滤的方式，分子筛流失少。
本说明书提供如下附图：
图1：本发明所述的交换装置结构示意图；
图2：管状滤网结构图；
图3：集输管的管系图。
如图所示，这种用于钠离子型分子筛交换的交换装置由交换容器1、管状滤网2、集输管3、抽滤泵4和输送泵5组成，其中管状滤网2设置在交换容器1中，下端同集输管3连接，集输管3是相互沟通的管系，并同抽吸泵4连接，输送泵5则同交换容器1连接。管状滤网2的结构型式较多，本实施例所采用的管状滤网2是吸管6、滤网7和闷头8的组合件，其中吸管6上设有多点分布的吸孔9，滤网7包复在吸管6的外表面，闷头8则将吸管6的上端封闭。此外，交换容器1内还可设置搅拌器10，这种搅拌器10可以是由电机通过减速器驱动的搅拌桨，也可以是压力空气的喷气嘴。
下面介绍三个采用本发明所述的方法和交换装置的实施例。
例一，用硝酸铵(NH4NO3)溶液将NaY型分子筛交换形成NH4Y型分子筛。
取浓度为100～150g/L的NaY型分子筛浆液按上述步骤一形成NaY型分子筛滤膜；再按步骤二形成交换反应，并生成NH4Y型分子筛，交换中硝酸铵溶液的最高浓度控制在6mo1/L，交换温度可控制在常温至100℃之间；然后按步骤三和四对已经抽滤的溶液和生成物进行处理。据试验，该法生产NH4Y型分子筛，NH4 +离子利用率高达95％以上，每生产一吨NH4Y型分子筛，硝酸铵的耗量比静态法节省70％。
例二，用氯化钙(CaCL2)溶液将4A型分子筛交换形成5A型分子筛。
4A型分子筛浆液浓度为100g/L，氯化钙溶液的最高浓度控制在0.28mol/L，交换温度控制在60～70℃，其结果是：Ca#离子利用率高达90％以上，每生产一吨5A型分子筛，氯化钙的耗量比静态法节省45％。
例三，用硝酸银(AgNO3)溶液将13X型分子筛交换形成Ag-x型分子筛。
13X型分子筛浆液浓度为100g/L，硝酸银溶液的最高浓度控制在0.25mol/L，交换温度控制在70～80℃，其结果是：Ag+离子利用率高达95％以上，每生产一吨Ag-x型分子筛，硝酸银的耗量比静态法节省10％。

Claims (4)

1、一种钠离子型分子筛交换的方法，其特征是：由下述步骤组成：
一、将钠离子型分子筛浆液注进盛有水的，并设有管状滤网(2)的交换容器(1)中，混和后抽吸过滤，在管状滤网(2)的表面形成钠离子型分子筛的滤膜；
二、将含有所需阳阳子的溶液(7)按浓度从低到高的次序依序注入交换容器(1)，每注入一次溶液，随即抽吸过滤一次，此时，从钠离子型分子筛滤膜中通过的所需阳离子即将钠离子交换出来，并形成所需分子筛；
三、取样测定已经过抽滤的溶液中所需阳离子的含量，如已达到排放标准，可作废液排放，如还有利用价值，可注入其它交换容器(1)再次参与交换；
四、将滤积在管状滤网(2)表面的所需分子筛用水冲下，经搅拌、抽吸、过滤、烘干即得所需分子筛产品。
2、一种用于上述钠离子型分子筛交换方法的交换装置，其特征是：由交换容器(1)、管状滤网(2)、集输管(3)、抽滤泵(4)和输送泵(5)组成，其中管状滤网(2)设置在交换容器(1)中，下端同集输管(3)连接，集输管(3)是相互沟通的管系，并同抽滤泵(4)连接，输送泵(5)则同交换容器(1)连接。
3、根据权利要求2所述的交换装置，其特征是：管状滤网(2)是吸管(6)、滤网(7)和闷头(8)的组合件，其中吸管(6)上设有多点分布的吸孔(9)，滤网(7)包复在吸管(6)的外表面，闷头(8)则将吸管的上端封闭。
4、根据权利要求2或3所述的交换装置，其特征是：交换容器(1)内设有搅拌器(10)。
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