CN105149017B

CN105149017B - 一种含钒溶液的离子交换方法

Info

Publication number: CN105149017B
Application number: CN201510643299.7A
Authority: CN
Inventors: 张敏; 张一敏; 胡鹏程; 刘涛; 黄晶; 陈铁军
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: CN105149017A

Abstract

本发明涉及一种含钒溶液的离子交换方法。其技术方案是采用“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”进行离子交换：先将离子交换树脂(6)装入离子交换柱本体(14)，将含钒溶液在离子交换柱本体(14)中与离子交换树脂(6)进行吸附，吸附下液经水管(10)排出，当吸附下液含V₂O₅的浓度为含钒溶液初始浓度的0.8~1%时吸附结束。然后将解吸剂送入离子交换柱本体(14)与负载有钒的离子交换树脂(6)进行解吸，富钒液经水管(10)排出。无级调频超声波发生器(7)在吸附和解吸中施加超声波，吸附和解吸前均对离子交换树脂(6)进行清洗。本发明具有能加速离子交换吸附和解吸过程、操作简单、设备不易堵塞和离子交换树脂利用率高的特点。

Description

一种含钒溶液的离子交换方法

技术领域

本发明属于含钒溶液富集技术领域。具体涉及一种含钒溶液的离子交换方法。

背景技术

石煤是我国重要的含钒资源，且含钒品位低，所以必须将浸出所得浸出液中的钒富集以满足后续作业要求，通常采用离子交换的方法将钒富集。

白国华等(白国华，李建臣，张国范，李光辉．D201树脂吸附钒(V)的行为研究[J]．矿冶工程，2010，30(5): 62-65)对150mL含钒浓度为1.391g/L的溶液在1g树脂、pH=6.0、T=298K和振荡频率为100r/min条件下进行离子交换吸附，发现D201树脂对钒的吸附率达99%以上所需时间大于12h。曾小明等(曾小明，赵坤，司士辉，梁丰，何秦．312树脂吸附钒的行为研究[J]．稀有金属，2009，33(3): 446-449)对含钒浓度为6.0g/L的溶液在1g树脂、pH=2.0和T=298K条件下进行离子交换吸附，发现312树脂对钒的吸附量达到饱和所需时间大于14h。因此，上述离子交换方法存在离子交换速度慢、离子交换树脂利用率低的缺点。

刘彦华等(刘彦华，杨超．用D301树脂从含钒萃余液中回收钒的试验研究[J]．湿法冶金，2010，29(2):96-98)对含钒浓度为1.59g/L、pH=7.0的溶液以500mL/h的流速进行离子交换吸附实验并设定实验通过离子交换柱的流出液钒质量浓度大于5mg/L为穿透点，测得D301树脂的穿透容量为76.32mg/mL湿树脂，即达到穿透点所需时间大于20h，且在离子交换吸附过程中含钒溶液中的杂质离子易生成絮状沉淀堵塞离子交换柱；康兴东等(康兴东，张一敏，黄晶，刘建朋，马蕾，杨东．石煤提钒离子交换工艺研究[J]．矿产保护与利用，2008，(2):34-38)对1500mL含钒浓度为1.326g/L的溶液在60mL的201×7树脂、pH=6.2~6.8和T=298K条件下进行离子交换吸附和解吸实验，发现离子交换树脂对含钒溶液的吸附率达99%以上所需时间大于6h，解吸剂对负载有钒的离子交换树脂的解吸率达99%以上所需时间大于4h，且在离子交换吸附和解吸过程中含钒溶液中的杂质离子同样易生成絮状沉淀堵塞离子交换柱。

综上所述，现有的离子交换方法存在离子交换吸附和解吸速度较慢、离子交换树脂利用率低和杂质离子易生成絮状沉淀堵塞设备的缺点。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能加速离子交换吸附和解吸过程、操作简单、设备不易堵塞和离子交换树脂利用率高的含钒溶液的离子交换方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述离子交换方法所采用的设备为“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”，其具体步骤是：

步骤一、首先关闭离子交换柱的排料控制阀、可调速电磁阀和反洗水控制阀，用可调速计量泵将离子交换树脂经进液管送入离子交换柱本体，直至离子交换树脂在离子交换柱本体内的填充率达到60~75%，离子交换树脂填充结束。

步骤二、打开可调速电磁阀，将软水经水管送入离子交换柱本体，当软水的液面达到离子交换柱本体高度的85~95%时，打开反洗水控制阀，对离子交换树脂进行反洗，反洗至排出的软水的pH值为5~7，再依次关闭可调速电磁阀和反洗水控制阀，然后将剩余的软水经水管排出离子交换柱本体。

步骤三、按含钒溶液在离子交换柱本体中的流量为10~30BV/h调节可调速计量泵的流量，打开可调速计量泵将含钒溶液经进液管送入离子交换柱本体，当含钒溶液的液面高度达到离子交换柱本体高度的75~85%时，再打开可调速电磁阀，将吸附下液经水管排出，所述可调速电磁阀的流量与可调速计量泵的流量相同。然后开启无级调频超声波发生器、第一超声波换能器、第二超声波换能器和第三超声波换能器，最后依次打开冷凝水进水管和冷凝水出水管。

当吸附下液含V₂O₅的浓度为含钒溶液初始浓度的0.8~1%时，按含钒溶液在离子交换柱本体中的流量为2~4BV/h调节可调速电磁阀的流量，关闭可调速计量泵，待离子交换柱本体内的含钒溶液流尽，关闭可调速电磁阀，吸附结束。

所述含钒溶液的pH为1.0~8.5，含V₂O₅的浓度为1~5g/L。

步骤四、先对步骤三的负载有钒的离子交换树脂同步骤二的反洗方式进行反洗；反洗后按解吸剂在离子交换柱本体中的流量为3~8BV/h调节可调速计量泵的流量，用可调速计量泵将解吸剂经进液管送入离子交换柱本体，当解吸剂的液面高度达到离子交换柱本体高度的75~85%时，打开可调速电磁阀，将解吸后的富钒液经水管排出，所述可调速电磁阀的流量与可调速计量泵的流量相同。再开启无级调频超声波发生器、第一超声波换能器、第二超声波换能器和第三超声波换能器，然后依次打开冷凝水进水管和冷凝水出水管。

当送入离子交换柱本体内的解吸剂的体积为离子交换柱本体内的离子交换树脂的体积的2~7倍时，关闭可调速计量泵，待离子交换柱本体内的解吸后的富钒液流尽，再依次关闭可调速电磁阀、无级调频超声波发生器、第一超声波换能器、第二超声波换能器、第三超声波换能器、冷凝水进水管和冷凝水出水管，解吸结束。

步骤五、重复步骤二~步骤四。当离子交换柱本体内的离子交换树脂的填充率损耗至50~65%时，补充新的离子交换树脂至填充率为60~75%。

步骤六、重复步骤二~步骤五。

本发明所述“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”包括离子交换柱壳体、离子交换柱本体、离子交换树脂、过滤网、第一超声波换能器、第二超声波换能器、第三超声波换能器和无级调频超声波发生器。

离子交换柱壳体内同中心线地设有离子交换柱本体，离子交换柱本体为圆筒状，离子交换柱本体的高度与内径比为2︰1~15︰1，离子交换柱壳体的内直径与离子交换柱本体的外直径之差为离子交换柱本体外直径的1/16~1/12。在靠近离子交换柱本体的底部处固定有过滤网，在过滤网上填充有离子交换树脂，离子交换树脂的填充率为60~75%。

离子交换柱壳体外壁的左侧沿铅垂线均匀地设有1~4个第一超声波换能器，离子交换柱壳体外壁的右侧沿铅垂线均匀地设有1~4个第二超声波换能器，1~4个第二超声波换能器和1~4个第一超声波换能器在左侧的垂直面或右侧的垂直面的投影位置是：1~4个第二超声波换能器和1~4个第一超声波换能器相互错开布置，任一个第二超声波换能器和相邻的第一超声波换能器间的距离相等。离子交换柱壳体的底部中心位置处装有1个第三超声波换能器。离子交换柱壳体外壁的下部装有无级调频超声波发生器，无级调频超声波发生器通过电源线与第一超声波换能器、第二超声波换能器和第三超声波换能器连接。

进液管的一端与离子交换柱本体的上部空腔相通，进液管的另一端与可调速计量泵的出水口相通。反洗水出水管的一端通过离子交换柱壳体与离子交换柱本体的上部空腔相通，反洗水出水管的另一端与反洗水控制阀的进水口相通，在离子交换柱本体内壁的反洗水出水管的管口与离子交换柱本体上端的距离为离子交换柱本体高度的1/15~1/10。排料管的一端穿过离子交换柱壳体与离子交换柱本体的下部空腔相通，排料管的另一端与排料控制阀的进料口相通，排料管的管口紧靠过滤网的上平面。水管的一端与离子交换柱本体的底部空腔相通，水管的另一端与可调速电磁阀相通。离子交换柱壳体和离子交换柱本体间构成管状腔体，冷凝水进水管与所述管状腔体的下部相通，冷凝水出水管与所述管状腔体的上部相通。

所述解吸剂为下列溶液中的一种：HCl溶液；NaOH溶液；HCl和NaCl的混合溶液；NaOH和NaCl的混合溶液。其中：HCl溶液中HCl的摩尔浓度为0.5~1.5mol/L；NaOH溶液中NaOH的摩尔浓度为0.5~1.25mol/L；HCl和NaCl的混合溶液中的HCl的摩尔浓度为0.5~1.5mol/L，HCl和NaCl的混合溶液中的NaCl的摩尔浓度为1.4~2.2mol/L；NaOH和NaCl的混合溶液中的NaOH的摩尔浓度为0.5~1.25mol/L，NaOH和NaCl的混合溶液中的NaCl的摩尔浓度为1.4~2.2mol/L。

所述离子交换树脂为阴离子交换树脂或为阳离子交换树脂。

所述无级调频超声波发生器的工作频率为20~60KHz，输出功率为80~3500W。

所述第一超声波换能器为压电晶体换能器或为磁致伸缩换能器，第一超声波换能器的工作频率为20~60KHz，输出功率为50~1500W；第二超声波换能器和第三超声波换能器与第一超声波换能器相同。

所述过滤网的平面形状为圆形。过滤网均匀地设有小孔，所述小孔孔径为0.10~0.25mm，小孔的孔面积为过滤网面积的50~65%。

所述离子交换柱本体、离子交换柱壳体、过滤网、进液管、反洗水出水管、排料管、水管、冷凝水进水管和冷凝水出水管的材质为各自独立地选自下述物质中的一种：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、钢衬聚氯乙烯、钢衬聚乙烯和钢衬聚丙烯。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下积极效果：

1、本发明将超声波应用在离子交换过程中，加速了离子交换吸附和解吸过程。经测定：离子交换树脂(6)对含钒溶液的吸附率为99%以上，吸附时间为3.0~3.5h；解吸剂对负载有钒的离子交换树脂(6)的解吸率为99%以上，解吸时间为2.0~2.5h，即本具体实施方式所需时间为现有方法所需时间的50~60%。

2、本发明采用的超声波不仅能加速离子交换吸附和解吸过程，且能利用超声波的空化作用加速液体流动而形成微射流，微射流对过滤网具有清洗作用，能有效减少浸出液中杂质离子沉淀对过滤网的堵塞，提高了离子交换柱的利用率。

3、本发明中的反洗操作在清洗离子交换树脂中杂质的同时也可疏松离子交换树脂床层中压实的离子交换树脂，使离子交换树脂床层分布均匀，提高离子交换树脂的利用率。

4、本发明中的无级调频超声波发生器工作时超声频率可在合理范围内往复扫动，以消除驻波使得空化场均匀，避免因局部空化作用较强而损坏离子交换柱壳体和离子交换树脂，提高了使用寿命。

因此，本发明具有能加速离子交换吸附和解吸过程、操作简单、设备不易堵塞和离子交换树脂利用率高的特点。

附图说明

图1是本发明的一种设备结构示意图；

图2是图1的A-A左视剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制：

实施例1

一种含钒溶液的离子交换方法。所述离子交换方法所采用的设备为“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”，其具体步骤是：

步骤一、首先关闭离子交换柱的排料控制阀13、可调速电磁阀11和反洗水控制阀4，用可调速计量泵2将离子交换树脂6经进液管1送入离子交换柱本体14，直至离子交换树脂6在离子交换柱本体14内的填充率达到60~70%，离子交换树脂6填充结束。

步骤二、打开可调速电磁阀11，将软水经水管10送入离子交换柱本体14，当软水的液面达到离子交换柱本体14高度的85~95%时，打开反洗水控制阀4，对离子交换树脂6进行反洗，反洗至排出的软水的pH值为5~7，再依次关闭可调速电磁阀11和反洗水控制阀4，然后将剩余的软水经水管10排出离子交换柱本体14。

步骤三、按含钒溶液在离子交换柱本体14中的流量为10~20BV/h调节可调速计量泵2的流量，打开可调速计量泵2将含钒溶液经进液管1送入离子交换柱本体14，当含钒溶液的液面高度达到离子交换柱本体14高度的75~80%时，再打开可调速电磁阀11，将吸附下液经水管10排出，所述可调速电磁阀11的流量与可调速计量泵2的流量相同。然后开启无级调频超声波发生器7、第一超声波换能器5、第二超声波换能器17和第三超声波换能器9，最后依次打开冷凝水进水管18和冷凝水出水管20。

当吸附下液含V₂O₅的浓度为含钒溶液初始浓度的0.8~1%时，按含钒溶液在离子交换柱本体14中的流量为2~4BV/h调节可调速电磁阀11的流量，关闭可调速计量泵2，待离子交换柱本体14内的含钒溶液流尽，关闭可调速电磁阀11，吸附结束。

所述含钒溶液的pH为1.0~5.0，含V₂O₅的浓度为1~4g/L。

步骤四、对步骤三的负载有钒的离子交换树脂6同步骤二的反洗方式进行反洗。

按解吸剂在离子交换柱本体14中的流量为3~6BV/h调节可调速计量泵2的流量，用可调速计量泵2将解吸剂经进液管1送入离子交换柱本体14，当解吸剂的液面高度为离子交换柱本体14高度的75~80%时，打开可调速电磁阀11，将解吸后的富钒液经水管10排出，所述可调速电磁阀11的流量与可调速计量泵2的流量相同。再开启无级调频超声波发生器7、第一超声波换能器5、第二超声波换能器17和第三超声波换能器9，然后依次打开冷凝水进水管18和冷凝水出水管20。

当送入离子交换柱本体14内的解吸剂的体积为离子交换柱本体14内的离子交换树脂6的体积的2~5倍时，关闭可调速计量泵2，待离子交换柱本体14内的解吸后的富钒液流尽，再依次关闭可调速电磁阀11、无级调频超声波发生器7、第一超声波换能器5、第二超声波换能器17、第三超声波换能器9、冷凝水进水管18和冷凝水出水管20，解吸结束。

步骤五、重复步骤二~步骤四。当离子交换柱本体14内的离子交换树脂6的填充率损耗至50~65%时，补充新的离子交换树脂6至填充率为60~70%。

步骤六、重复步骤二~步骤五。

本实施例所述“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”如图1所示，包括离子交换柱壳体15、离子交换柱本体14、离子交换树脂6、过滤网8、第一超声波换能器5、第二超声波换能器17、第三超声波换能器9和无级调频超声波发生器7。

如图1所示，离子交换柱壳体15内同中心线地设有离子交换柱本体14，离子交换柱本体14为圆筒状，离子交换柱本体14的高度与内径比为2︰1~15︰1，离子交换柱壳体15的内直径与离子交换柱本体14的外直径之差为离子交换柱本体14外直径的1/16~1/12。在靠近离子交换柱本体14的底部处固定有过滤网8，在过滤网8上填充有离子交换树脂6。

如图1所示，离子交换柱壳体15外壁的左侧沿铅垂线均匀地设有1~4个第一超声波换能器5，离子交换柱壳体15外壁的右侧沿铅垂线均匀地设有1~4个第二超声波换能器17，1~4个第二超声波换能器17和1~4个第一超声波换能器5在左侧的垂直面或右侧的垂直面的投影位置是：1~4个第二超声波换能器17和1~4个第一超声波换能器5相互错开布置，任一个第二超声波换能器17和相邻的第一超声波换能器5间的距离相等。离子交换柱壳体15的底部中心位置处装有1个第三超声波换能器9。离子交换柱壳体15外壁的下部装有无级调频超声波发生器7，无级调频超声波发生器7通过电源线16与第一超声波换能器5、第二超声波换能器17和第三超声波换能器9连接。

如图1所示，进液管1的一端与离子交换柱本体14的上部空腔相通，进液管1的另一端与可调速计量泵2的出水口相通。反洗水出水管3的一端通过离子交换柱壳体15与离子交换柱本体14的上部空腔相通，反洗水出水管3的另一端与反洗水控制阀4的进水口相通，在离子交换柱本体14内壁的反洗水出水管3的管口与离子交换柱本体14上端的距离为离子交换柱本体14高度的1/15~1/10。排料管12的一端穿过离子交换柱壳体15与离子交换柱本体14的下部空腔相通，排料管12的另一端与排料控制阀13的进料口相通，排料管12的管口紧靠过滤网8的上平面。水管10的一端与离子交换柱本体14的底部空腔相通，水管10的另一端与可调速电磁阀11相通。如图2所示，离子交换柱壳体15和离子交换柱本体14间构成管状腔体19，冷凝水进水管18与所述管状腔体19的下部相通，冷凝水出水管20与所述管状腔体19的上部相通。

所述离子交换树脂6为阴离子交换树脂或为阳离子交换树脂。

所述无级调频超声波发生器7的工作频率为20~60KHz，输出功率为80~3500W。

所述第一超声波换能器5为压电晶体换能器或为磁致伸缩换能器，第一超声波换能器5的工作频率为20~60KHz，输出功率为50~1500W；第二超声波换能器17和第三超声波换能器9与第一超声波换能器5相同。

所述过滤网8的平面形状为圆形。过滤网8均匀地设有小孔，所述小孔孔径为0.10~0.25mm，小孔的孔面积为过滤网8面积的50~65%。

所述离子交换柱本体14、离子交换柱壳体15、过滤网8、进液管1、反洗水出水管3、排料管12、水管10、冷凝水进水管18和冷凝水出水管20的材质为各自独立地选自下述物质中的一种：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、钢衬聚氯乙烯、钢衬聚乙烯和钢衬聚丙烯。

所述BV/h是指离子交换柱本体14内单位时间(h)流经单位体积离子交换树脂6的解吸剂或含钒溶液的体积量。

实施例2

一种含钒溶液的离子交换方法。除下述技术参数外，其余同实施例1：

离子交换树脂6的填充率为65~75%；

含钒溶液在离子交换柱本体14中的流量为20~30BV/h；

含钒溶液的液面高度达到离子交换柱本体14高度的80~85%；

所述含钒溶液的pH为4.5~8.5，含V₂O₅的浓度为2~5g/L；

解吸剂在离子交换柱本体14中的流量为5~8BV/h；

解吸剂的液面高度为离子交换柱本体14高度的80~85%；

送入离子交换柱本体14内的解吸剂的体积为离子交换柱本体14内的离子交换树脂6的体积的3~7倍；

补充新的离子交换树脂6至填充率为65~75%。

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本具体实施方式将超声波应用在离子交换过程中，加速了离子交换吸附和解吸过程。经测定：离子交换树脂6对含钒溶液的吸附率为99%以上，吸附时间为3.0~3.5h；解吸剂对负载有钒的离子交换树脂6的解吸率为99%以上，解吸时间为2.0~2.5h，即本具体实施方式所需时间为现有方法所需时间的50~60%。

2、本具体实施方式采用的超声波不仅能加速离子交换吸附和解吸过程，且能利用超声波的空化作用加速液体流动而形成微射流，微射流对过滤网8具有清洗作用，能有效减少浸出液中杂质离子沉淀对过滤网8的堵塞，提高了离子交换柱的利用率。

3、本具体实施方式中的反洗操作在清洗离子交换树脂6中杂质的同时也可疏松离子交换树脂床层中压实的离子交换树脂6，使离子交换树脂床层分布均匀，提高离子交换树脂6的利用率。

4、本具体实施方式中的无级调频超声波发生器7工作时超声频率可在合理范围内往复扫动，以消除驻波使得空化场均匀，避免因局部空化作用较强而损坏离子交换柱壳体15和离子交换树脂6，提高了使用寿命。

因此，本具体实施方式具有能加速离子交换吸附和解吸过程、操作简单、设备不易堵塞和离子交换树脂利用率高的特点。

Claims

1.一种含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述离子交换方法所采用的设备为“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”，其具体步骤是：

步骤一、首先关闭离子交换柱的排料控制阀(13)、可调速电磁阀(11)和反洗水控制阀(4)，用可调速计量泵(2)将离子交换树脂(6)经进液管(1)送入离子交换柱本体(14)，直至离子交换树脂(6)在离子交换柱本体(14)内的填充率达到65～75％；

步骤二、打开可调速电磁阀(11)，将软水经水管(10)送入离子交换柱本体(14)，当软水的液面达到离子交换柱本体(14)高度的85～95％时，打开反洗水控制阀(4)，对离子交换树脂(6)进行反洗，反洗至排出的软水的pH值为5～7，再依次关闭可调速电磁阀(11)和反洗水控制阀(4)，然后将剩余的软水经水管(10)排出离子交换柱本体(14)；

步骤三、按含钒溶液在离子交换柱本体(14)中的流量为10～30BV/h调节可调速计量泵(2)的流量，打开可调速计量泵(2)将含钒溶液经进液管(1)送入离子交换柱本体(14)，当含钒溶液的液面高度达到离子交换柱本体(14)高度的75～85％时，再打开可调速电磁阀(11)，将吸附下液经水管(10)排出，所述可调速电磁阀(11)的流量与可调速计量泵(2)的流量相同；然后开启无级调频超声波发生器(7)、第一超声波换能器(5)、第二超声波换能器(17)和第三超声波换能器(9)，最后依次打开冷凝水进水管(18)和冷凝水出水管(20)；

当吸附下液含V₂O₅的浓度为含钒溶液初始浓度的0.8～1％时，按含钒溶液在离子交换柱本体(14)中的流量为2～4BV/h调节可调速电磁阀(11)的流量，关闭可调速计量泵(2)，待离子交换柱本体(14)内的含钒溶液流尽，关闭可调速电磁阀(11)，吸附结束；

所述含钒溶液的pH为1.0～8.5，含V₂O₅的浓度为1～5g/L；

步骤四、先对步骤三的负载有钒的离子交换树脂(6)同步骤二的反洗方式进行反洗；反洗后按解吸剂在离子交换柱本体(14)中的流量为3～8BV/h调节可调速计量泵(2)的流量，用可调速计量泵(2)将解吸剂经进液管(1)送入离子交换柱本体(14)，当解吸剂的液面高度达到离子交换柱本体(14)高度的75～85％时，打开可调速电磁阀(11)，将解吸后的富钒液经水管(10)排出，所述可调速电磁阀(11)的流量与可调速计量泵(2)的流量相同；再开启无级调频超声波发生器(7)、第一超声波换能器(5)、第二超声波换能器(17)和第三超声波换能器(9)，然后依次打开冷凝水进水管(18)和冷凝水出水管(20)；

当送入离子交换柱本体(14)内的解吸剂的体积为离子交换柱本体(14)内的离子交换树脂(6)的体积的2～7倍时，关闭可调速计量泵(2)，待离子交换柱本体(14)内的解吸后的富钒液流尽，再依次关闭可调速电磁阀(11)、无级调频超声波发生器(7)、第一超声波换能器(5)、第二超声波换能器(17)、第三超声波换能器(9)、冷凝水进水管(18)和冷凝水出水管(20)，解吸结束；

步骤五、重复步骤二～步骤四；当离子交换柱本体(14)内的离子交换树脂(6)的填充率损耗至大于等于50％且小于65％时，补充新的离子交换树脂(6)至填充率为65～75％；

步骤六、重复步骤二～步骤五；

所述“一种用于含钒溶液离子交换的离子交换柱”包括离子交换柱壳体(15)、离子交换柱本体(14)、离子交换树脂(6)、过滤网(8)、第一超声波换能器(5)、第二超声波换能器(17)、第三超声波换能器(9)和无级调频超声波发生器(7)；

离子交换柱壳体(15)内同中心线地设有离子交换柱本体(14)，离子交换柱本体(14)为圆筒状，离子交换柱本体(14)的高度与内径比为2︰1～15︰1，离子交换柱壳体(15)的内直径与离子交换柱本体(14)的外直径之差为离子交换柱本体(14)外直径的1/16～1/12；在靠近离子交换柱本体(14)的底部处固定有过滤网(8)，在过滤网(8)上填充有离子交换树脂(6)，离子交换树脂(6)的填充率为65～75％；

离子交换柱壳体(15)外壁的左侧沿铅垂线均匀地设有1～4个第一超声波换能器(5)，离子交换柱壳体(15)外壁的右侧沿铅垂线均匀地设有1～4个第二超声波换能器(17)，1～4个第二超声波换能器(17)和1～4个第一超声波换能器(5)在左侧的垂直面或右侧的垂直面的投影位置是：1～4个第二超声波换能器(17)和1～4个第一超声波换能器(5)相互错开布置，任一个第二超声波换能器(17)和相邻的第一超声波换能器(5)间的距离相等；离子交换柱壳体(15)的底部中心位置处装有1个第三超声波换能器(9)；离子交换柱壳体(15)外壁的下部装有无级调频超声波发生器(7)，无级调频超声波发生器(7)通过电源线(16)与第一超声波换能器(5)、第二超声波换能器(17)和第三超声波换能器(9)连接；

进液管(1)的一端与离子交换柱本体(14)的上部空腔相通，进液管(1)的另一端与可调速计量泵(2)的出水口相通；反洗水出水管(3)的一端通过离子交换柱壳体(15)与离子交换柱本体(14)的上部空腔相通，反洗水出水管(3)的另一端与反洗水控制阀(4)的进水口相通，在离子交换柱本体(14)内壁的反洗水出水管(3)的管口与离子交换柱本体(14)上端的距离为离子交换柱本体(14)高度的1/15～1/10；排料管(12)的一端穿过离子交换柱壳体(15)与离子交换柱本体(14)的下部空腔相通，排料管(12)的另一端与排料控制阀(13)的进料口相通，排料管(12)的管口紧靠过滤网(8)的上平面；水管(10)的一端与离子交换柱本体(14)的底部空腔相通，水管(10)的另一端与可调速电磁阀(11)相通；离子交换柱壳体(15)和离子交换柱本体(14)间构成管状腔体(19)，冷凝水进水管(18)与所述管状腔体(19)的下部相通，冷凝水出水管(20)与所述管状腔体(19)的上部相通。

2.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述解吸剂为下列溶液中的一种：HCl溶液，NaOH溶液，HCl和NaCl的混合溶液，NaOH和NaCl的混合溶液；其中：HCl溶液中HCl的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L；NaOH溶液中NaOH的摩尔浓度为0.5～1.25mol/L；HCl和NaCl的混合溶液中的HCl的摩尔浓度为0.5～1.5mol/L，HCl和NaCl的混合溶液中的NaCl的摩尔浓度为1.4～2.2mol/L；NaOH和NaCl的混合溶液中的NaOH的摩尔浓度为0.5～1.25mol/L，NaOH和NaCl的混合溶液中的NaCl的摩尔浓度为1.4～2.2mol/L。

3.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述离子交换树脂(6)为阴离子交换树脂或为阳离子交换树脂。

4.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述无级调频超声波发生器(7)的工作频率为20～60KHz，输出功率为80～3500W。

5.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述第一超声波换能器(5)为压电晶体换能器或为磁致伸缩换能器，第一超声波换能器(5)的工作频率为20～60KHz，输出功率为50～1500W；第二超声波换能器(17)和第三超声波换能器(9)与第一超声波换能器(5)相同。

6.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述过滤网(8)的平面形状为圆形；过滤网(8)均匀地设有小孔，所述小孔孔径为0.10～0.25mm，小孔的孔面积为过滤网(8)面积的50～65％。

7.根据权利要求1所述的含钒溶液的离子交换方法，其特征在于所述离子交换柱本体(14)、离子交换柱壳体(15)、过滤网(8)、进液管(1)、反洗水出水管(3)、排料管(12)、水管(10)、冷凝水进水管(18)和冷凝水出水管(20)的材质为各自独立地选自下述物质中的一种：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、钢衬聚氯乙烯、钢衬聚乙烯和钢衬聚丙烯。