CN111359680A - 一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，包括：圆柱形壳体；设置于所述壳体内侧且与所述壳体浇筑成一体的支撑层；依次紧密附着在所述支撑层内侧的滤布和网状阴极；以及沿所述壳体中心轴线方向由所述壳体上方盖板伸入其内部的滤芯阳极，所述滤芯阳极通过固定法兰与所述壳体上方底板固定连接；所述壳体内部紧密填充有离子交换树脂床层；所述滤芯阳极与直流电源的正极连接，且所述网状阴极与直流电源的负极连接。本发明结构简单，易于操作，同时避免了因多组滤芯电极结构差异所致的水力偏流问题。
Description
技术领域
本发明涉及树脂再生技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置。
背景技术
无膜离子交换树脂电再生方法，一般利用电极反应及水解离产生的OH-和H+对失效的混床离子交换树脂等进行复苏和再生，由于省却了昂贵的离子交换膜，避免了由于膜本身性质导致的诸如堵塞、电极结垢等缺陷，在工业给水和污水处理行业具有广阔的市场应用前景。
申请号为200710159006.3的中国专利使用的无膜离子交换树脂电再生反应器内部需放置钛基微孔滤芯电极，为了降低再生电压，同时为了倒极操作方便，将等同滤芯的阳极、阴极交差排列，并分别与电源的正负极连接。以上措施有效降低了再生电压，易于倒极操作，但实际应用中尚存在一些缺陷。首先，由于需要放置多组阳极、阴极，导致电极接线复杂，再生浓水管路布置拥挤；其次，由于不同滤芯电极间的结构差异，常产生偏流现象，影响系统运行性能；第三，放置多组电极增加了设备成本，后续维护也较复杂。
发明内容
根据上述提出的电极接线复杂、由于不同滤芯电极间的结构差异导致偏流现象的技术问题，而提供一种基于钛基滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，用于复苏和再生失效的混床离子交换树脂。
本发明采用的技术手段如下：
一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，包括：圆柱形壳体，所述壳体下端设置有纯水进水口；设置于所述壳体内侧且与所述壳体浇筑成一体的支撑层；依次紧密附着在所述支撑层内侧的滤布和网状阴极；以及沿所述壳体中心轴线方向由所述壳体的上方底板伸入其内部的滤芯阳极，所述滤芯阳极通过固定法兰与所述壳体的上方底板固定连接；所述壳体内部紧密填充有离子交换树脂床层；所述滤芯阳极与直流电源的正极连接，且所述网状阴极与直流电源的负极连接。
进一步地，所述壳体内部竖直方向上还设置有对所述离子交换树脂床层施加压力的压板，所述压板下方设置弹簧推力杯。
进一步地，所述网状阴极为涂钌铱的圆筒状钛网电极，其孔径为0.2mm～1.0mm。
进一步地，所述的直流电源采用恒电压模式运行，工作电压范围为150V～250V。
进一步地，所述离子交换树脂床层为失效的混床离子交换树脂。
进一步地，所述壳体材质为绝缘的玻璃钢，内径为30cm～50cm。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明所提供的一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，利用水电解产生的OH-和H+对失效的离子交换树脂进行复苏和再生，可避免大量使用化学药剂，绿色环保，与传统的化学再生法相比，实现离子交换树脂的绿色再生。
2、本发明结构简单，易于操作。采用优化的一组阴极和阳极，线路和管路简单，后续维护方便。
3、本发明有效解决了水力偏流问题，采用优化的一组阴极和阳极，避免了因多组滤芯电极结构差异所致的水力偏流。
4、本发明有效抑制了阴极结垢，纯水从阴极侧进入，再生浓水由滤芯阳极内腔排出，阴极侧水质中的硬度离子浓度极低，阴极结垢速率极为缓慢，可避免频繁的倒极，甚至不用倒极。
基于上述理由本发明可在离子交换树脂电再生等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置结构剖面图。
图2为本发明装置结构俯视图。
其中，1、纯水进水口，2、壳体，3、支撑层，4、滤布，5、网状阴极，6、滤芯阳极，7、固定法兰，8、直流电源，9、离子交换树脂床层，10、压板，11、弹簧推力杯，12、盖板，13、固定螺母。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1、图2所示，本发明提供了一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，包括下端设纯水进水口1的壳体2、支撑层3、滤布4、网状阴极5、滤芯阳极6、固定法兰7、直流电源8、离子交换树脂层9、压板10、弹簧推力杯11、盖板12、固定螺母13；壳体2和支撑层3浇筑成一体，滤布4和网状阴极5顺次紧贴支撑层3放置，滤芯阳极6通过固定法兰7固定在壳体2上，网状阴极5和滤芯阳极6连接直流电源8，中间紧密填充离子交换树脂床层9，并通过上下可调节的压板10压实，压板10下方设置弹簧推力杯11，壳体2与盖板12通过固定螺母13固定。
所述的壳体2的材质为绝缘的玻璃钢，内径为30cm～50cm；所述的支撑层3为圆柱体结构，分上、下两部分，上部侧壁上均匀分布着孔径为3mm，间距为20mm的小孔，下部无孔；所述的滤布4，孔径为0.05mm～0.1mm；所述的网状阴极5为涂钌铱的钛网电极，圆筒状，孔径0.2mm～1.0mm；所述的滤芯阳极6为涂钌铱的钛滤芯电极，设置在壳体2的纵向中心轴线位置；所述的直流电源8采用恒电压模式运行，工作电压范围为150V～250V；所述的离子交换树脂床层9为失效的混床离子交换树脂。
本发明基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置的工作原理如下：
纯水从纯水进水口1进入，经多孔的支撑层3，穿过滤布4和网状阴极5，流经离子交换树脂床层9，最后通过滤芯阳极6内腔排出电再生装置。当直流电源8工作时，水在网状阴极5和滤芯阳极6表面发生电解离，生成大量OH-和H+，同时离子交换树脂床层9中树脂界面在电场作用下发生极化，界面水解离生成大量OH-和H+，以上两种途径产生的OH-和H+在电场作用下进行定向迁移，与失效树脂上的盐份离子发生离子交换反应，交换下来的盐份离子在电场和水流曳力作用下，从滤芯阳极6排出电再生装置，而离子交换树脂床层9得以复苏和再生。
如网状阴极5发生结垢影响系统运行，可通过直流电源8对网状阴极5和滤芯阳极6进行倒极操作，离子交换树脂床层9不用装填，纯水流向不变，在电场作用下，网状阴极5变成了阳极，界面因水发生电解离而呈酸性，上面的结垢物质在酸性条件下发生溶解，在电场和水流曳力作用下，从滤芯阳极6内腔排出电再生装置，网状阴极5的结垢问题得以消除。
实施例1
用NaCl失效的001×7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、201×7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂8.6L，阴、阳树脂混合比例为2:1，采用图1所示的基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置进行再生处理。装置主要参数如下：壳体高度20cm，内径35cm，支撑层内径30cm，滤布孔径0.05mm，网状阴极孔径0.5mm，滤芯阳极孔径50μm，树脂层高度10cm。再生操作条件如下：再生电压190V，再生电流4.0A～8.0A，纯水流量600.0L/h，再生时间2.0h。树脂再生效果如下：阳离子交换树脂的交换容量为3.5(干)mmol/g，阴离子交换树脂的交换容量为2.0(干)mmol/g，均达到化学再生效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，包括：
圆柱形壳体(2)，所述壳体(2)下端设置有纯水进水口(1)；
设置于所述壳体(2)内侧且与所述壳体(2)浇筑成一体的支撑层(3)；
依次紧密附着在所述支撑层(3)内侧的滤布(4)和网状阴极(5)；
以及沿所述壳体(2)中心轴线方向由所述壳体(2)的上方底板伸入其内部的滤芯阳极(6)，所述滤芯阳极(6)通过固定法兰(7)与所述壳体(2)的上方底板固定连接；
所述壳体(2)内部紧密填充有离子交换树脂床层(9)；
所述滤芯阳极(6)与直流电源(8)的正极连接，且所述网状阴极(5)与直流电源(8)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，所述壳体(2)内部竖直方向上还设置有对所述离子交换树脂床层(9)施加压力的压板(10)，所述压板(10)下方设置弹簧推力杯(11)。
3.根据权利要求1或2所述的基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，所述网状阴极(5)为涂钌铱的圆筒状钛网电极，其孔径为0.2mm～1.0mm。
4.根据权利要求1所述的基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，所述的直流电源(8)采用恒电压模式运行，工作电压范围为150V～250V。
5.根据权利要求1所述的基于滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，所述离子交换树脂床层(9)为失效的混床离子交换树脂。
6.根据权利要求1所述的基于钛基滤芯电极的无膜离子交换树脂电再生装置，其特征在于，所述壳体(2)材质为绝缘的玻璃钢，内径为30cm～50cm。
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