CN112479313B - 一种强化磁性树脂脱附的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化磁性树脂脱附的装置及方法，属于树脂再生领域。本发明通过在装置本体的反应区外部纵向设置有第一硅基围箍，在沉淀区外部横向设置有第二硅基围箍，利用这些硅基材料在自然阳光照射下形成新的空穴‑电子对，从而使得反应区和沉淀区内产生循环交变磁场，从而提高氨氮的脱附效率，降低脱附液的使用量，降低排水中的盐含量；同时脱附后的磁性树脂在外部磁场作用下磁性减弱，互相之间吸引力下降不会聚集堵塞管道，并利用磁场推动磁性树脂颗粒进行扰动，从而取代传统的机械搅拌，降低树脂破碎的概率。

Description

一种强化磁性树脂脱附的装置及方法

技术领域

本发明属于树脂再生领域，更具体地说，涉及一种强化磁性树脂脱附的装置及方法。

背景技术

磁性树脂吸附法在低浓度氨氮废水处理中应用广泛，相较于其他处理方法树脂吸附具有处理能力稳定、处理效率高、无药剂添加等优点。但是，在磁性树脂处理废水的工程实践中，一般树脂吸附完成后会在脱附池中进行搅拌，同时用含盐水进行脱附污染物，因此经常发生磁性树脂集聚沉淀堵塞管道、长时间使用后吸附效率下降，增加排水中含盐量以及机械搅拌导致磁性树脂破碎等问题。

例如，申请号200820237941.7，申请日为2008年12月31日的中国实用新型专利，公开了磁性树脂吸附反应器，该磁性树脂吸附反应器主体是圆柱体和圆台锥体构成，反应器上部为敞口圆柱体，下部为收口的锥体，在反应器主体内部设置一至二层叶桨式搅拌器，使用搅拌作为磁性树脂与水混合反应的动力。该反应器的缺陷在于：磁性树脂与吸附出水分离沉降发生在另一个反应器中，这在一定程度上增加了设备的投资成本和占地面积，同时机械桨式搅拌器速度过慢无法使水和树脂充分混合，而且机械搅拌也容易导致磁性树脂破碎。

另外，申请号CN201710296407.7，申请日为2017年4月28日的中国发明专利申请，公开了深度去除废水中高浓度硝态氮的方法，该发明包括使用磁性离子交换树脂进行吸附的过程，而后在树脂再生器中，使用一定浓度范围的氯化钠对磁性离子交换树脂进行再生，虽然再生后的树脂可循环利用，但是由于使用氯化钠脱附，增加了排水中的含盐量。

因此，需要开发一种能够避免磁性树脂脱附过程中树脂集聚、堵塞管道，提高脱附吸附效率，并且减少由机械搅拌导致的磁性树脂破碎，由含盐水脱附而增加排水中含盐量的磁性树脂脱附装置及方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中磁性树脂脱附过程存在树脂集聚、堵塞管道、脱附吸附效率下降等问题，本发明提供一种强化磁性树脂脱附的装置及方法，通过在装置本体的反应区外部纵向设置有第一硅基围箍，在沉淀区外部横向设置有第二硅基围箍，利用这些硅基材料在自然阳光照射下形成新的空穴-电子对，从而使得反应区和沉淀区内产生循环交变磁场，从而提高氨氮的脱附效率，降低脱附液的使用量，降低排水中的盐含量；同时脱附后的磁性树脂在外部磁场作用下磁性减弱，互相之间吸引力下降不会聚集堵塞管道，并利用磁场推动磁性树脂颗粒进行扰动，从而取代传统的机械搅拌，降低树脂破碎的概率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，包括装置本体、进水口和出水口，进水口设置于装置本体的顶部，出水口设置于装置本体的底部；所述装置本体内自上而下设置有反应区和沉淀区，反应区中部设置有硅基隔板，硅基隔板的两端不与反应区内壁接触，反应区下方设置有过水孔，通过过水孔，反应区与沉淀区相连通；并且在反应区外部纵向设置有第一硅基围箍，在沉淀区外部横向设置有第二硅基围箍。

优选地，在反应区外部纵向环绕设置有多个第一硅基围箍，所述多个第一硅基围箍以F(n)＝F(n-1)+F(n-2)的间距进行排列，其中n表示第一硅基围箍的个数，F(n)表示第n个第一硅基围箍与第n-1个第一硅基围箍之间的间距距离，150mm≤F(1)≤200mm；并且其中所述多个第一硅基围箍从反应区的靠近进水口的一侧至反应区的靠近过水孔的一侧间距逐渐增大。

优选地，在沉淀区外部横向环绕设置有多个第二硅基围箍，所述多个第二硅基围箍以F(n’)＝F(n’-1)的间距进行排列，其中n’表示第二硅基围箍的个数，F(n’)表示第n’个第二硅基围箍与第n’-1个第二硅基围箍之间的距离，150mm≤F(1’)≤250mm；并且其中所述多个第二硅基围箍从沉淀区的顶部至沉淀区的底部间距相等。

优选地，所述反应区的长宽比为1:2～1:8；和/或所述硅基隔板的长度占反应区长度的0.9。

优选地，所述过水孔的半径为反应区半径的1/3-1/5。

优选地，所述硅基隔板、第一硅基围箍和第二硅基围箍的材料为掺有Zn、Se或Ge中的一种或多种元素的单晶硅基复合材料。

优选地，第一硅基围箍的宽度为1～5cm。

优选地，第二硅基围箍的宽度为15～25cm。

优选地，所述沉淀区下方设置有树脂回收口。

本发明的一种强化磁性树脂脱附的方法，采用上述的强化磁性树脂脱附装置，其中磁性树脂在反应区内的停留时间为0.1～1.0h。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，通过在装置本体的反应区外部纵向设置有第一硅基围箍，在沉淀区外部横向设置有第二硅基围箍，并利用这些硅基材料在自然阳光照射下形成新的空穴-电子对，从而使得反应区和沉淀区内产生循环交变磁场，从而提高氨氮的脱附效率，降低脱附液的使用量，降低排水中的盐含量；

(2)本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，利用外部磁场作用，使脱附后的磁性树脂磁性减弱，树脂之间的吸引力下降，从而避免了树脂聚集堵塞管道的问题，并利用装置周围的磁场推动磁性树脂颗粒进行扰动，从而取代了传统的机械搅拌，降低了树脂破碎的概率；

(3)本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，反应区中部设置有硅基隔板，有利于其产生的磁场更容易覆盖全部反应区，使得磁性树脂脱附反应更加充分；

(4)本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，在反应区中，将多个第一硅基围箍以F(n)＝F(n-1)+F(n-2)的间距进行排列，产生逐渐减弱的磁场，从而控制磁性树脂的运动速度，部分树脂在运动过程中的磁极与磁场相反，树脂的磁性会降低从而减弱树脂对有机污染物的吸附作用，实现树脂与污染物分离，并且通过控制过水孔出水堰高度，控制回流比，从而控制污染物的去除率；

(5)本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，在沉淀区中，将多个第二硅基围箍以F(n)＝F(n-1)的间距进行排列，有利于达到最佳磁场强度，使磁性树脂在下降过程中保持一定的速度而不集聚，避免堵塞管道；

(5)本发明的一种强化磁性树脂脱附的方法，操作简单，处理效果良好，具有较高的经济可行性。

附图说明

图1为本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置的俯视图；

图2为本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置的反应区的正视图；

图3为本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置的沉淀区的正视图；

图中：

100、装置本体；110、进水口；120、出水口；

210、反应区；220、沉淀区；230、硅基隔板；

240、过水孔；250、树脂回收口；260、磁性树脂；

2110、第一硅基围箍；2210、第二硅基围箍。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，本发明的一种强化磁性树脂脱附的装置，包括装置本体100、进水口110和出水口120，进水口110设置于装置本体100的顶部，出水口120设置于装置本体100的底部；所述装置本体100内自上而下设置有反应区210和沉淀区220，反应区210中部设置有硅基隔板230，硅基隔板230的两端不与反应区210内壁接触；优选地，反应区210的长宽比为1:2～1:8；硅基隔板230的长度占反应区210长度的0.9；反应区210下方设置有过水孔240，过水孔240的半径为反应区210半径的1/3-1/5；通过过水孔240，反应区210与沉淀区220相连通。

带有氨氮吸附饱和的磁性树脂260的进水从进水口110进入装置本体100的反应区210，反应区210外部纵向环绕设置有多个第一硅基围箍2110，如图2所示。所述多个第一硅基围箍2110以F(n)＝F(n-1)+F(n-2)的间距进行排列，n表示第一硅基围箍2110的个数，F(n)表示第n个第一硅基围箍与第n-1个第一硅基围箍之间的间距距离，150mm≤F(1)≤200mm，其中所述多个第一硅基围箍从反应区210的靠近进水口110的一侧至反应区210的靠近过水孔240的一侧间距逐渐增大。

优选地，第一硅基围箍2110的宽度为1～5cm。宽度过小，产生的磁场强度不够，影响脱附效果；宽度过大，会使两层之间互相干扰，降低效果。

沉淀区220外部横向环绕设置有多个第二硅基围箍2210，所述多个第二硅基围箍2210以F(n’)＝F(n’-1)的间距进行排列，n’表示第二硅基围箍2210的个数，F(n’)表示第n’个第二硅基围箍与第n’-1个第二硅基围箍之间的距离，150mm≤F(1’)≤250mm；其中所述多个第二硅基围箍从沉淀区220的顶部至沉淀区220的底部间距相等，如图3所示。

优选地，第二硅基围箍2210的宽度为15～25cm。宽度过大，产生的磁强过强会导致磁性树脂受力过大，影响其沉淀效果；宽度过小，产生的磁场弱，导致磁性树脂受力小，磁性树脂聚集，容易堵塞管道。

硅基隔板230、第一硅基围箍2110和第二硅基围箍2210的材料均为掺有Zn、Se或Ge中的一种或多种元素的单晶硅基复合材料。在自然阳光照射下，这些硅基材料内部形成新的空穴-电子对，产生电磁场将电子从高电压区流向低电压区，从而产生循环伏安电流，同时在反应区210内产生循环交变磁场，反应区210内磁性树脂在磁场作用下有规律的改变磁场强度，产生和氨氮相斥的电极，从而进行氨氮脱附。

脱附后的磁性树脂经由过水孔240进入沉淀区220，在第二硅基围箍作用下，磁性树脂的磁性减弱，互相之间的吸引力下降，因此不会聚集堵塞管道，沉淀下来的磁性树脂经由沉淀区220下方设置的树脂回收口250排出，用于树脂回用；出水通过装置本体100底部的出水口120排出。

本发明的一种强化磁性树脂脱附的方法，利用反应区210中部设置的硅基隔板230，反应区210外部纵向环绕设置的第一硅基围箍2110，以及沉淀区220外部横向环绕设置的第二硅基围箍2210在自然阳光照射下产生的交变磁场，使氨氮吸附饱和后的磁性树脂在磁场作用下有规律的改变磁场强度，产生和氨氮相斥的电极，从而进行氨氮脱附，其中磁性树脂260在反应区210内的停留时间控制为0.1～1.0h。

并且利用反应区210周围的磁场推动树脂颗粒进行扰动，取代了传统的机械搅拌，降低了树脂破碎的概率。

实施例1

本实施例的一种强化磁性树脂脱附的装置，包括装置本体100、进水口110、出水口120、反应区210、沉淀区220、过水孔240、硅基隔板230和氨氮吸附饱和后的磁性树脂260；其中，所述硅基隔板位于反应区210中间，反应区210外层按规律安装有第一硅基围箍2110，所述沉淀区220外层按规律安装有第二硅基围箍2210；

反应区210的第一硅基围箍2110的宽度为1cm，从反应区210的靠近进水口110的一侧至靠近过水孔240的一侧间距分别为150cm，150cm，300cm，450cm；沉淀区220的第二硅基围箍2210的宽度为15cm，从沉淀区220的顶部至沉淀区220的底部间距相同，间距为150cm。并且，过水孔240的半径为反应区210半径的1/3，反应区210的长宽比为1:2。磁性树脂260在反应区210内的停留时间为0.1h。

进行磁性树脂脱附时，先打开进水口110的进水阀门，待水位至反应区210的一半后，可以看到磁性树脂260在产生的磁场作用下进行顺向流动，部分有机污染物在反应区210中被脱附下来；待水位至过水孔240下沿时，调节过水孔240的出水堰高度，控制回流比，部分磁性树脂废水经过水孔240流入沉淀区220，待沉淀区220水位至2/3后，打开树脂回收口250的阀门，开启回流泵将脱附后的磁性树脂回流至原吸附装置，脱附液则通过出水口120溢流至下一处理单元。

经过本实施例的磁性树脂脱附装置处理后，磁性树脂的脱附效率达到了99％，吸附效率达到了原来的95％。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：反应区210的第一硅基围箍2110的宽度为3cm，从反应区210的靠近进水口110的一侧至靠近过水孔240的一侧间距分别为180cm，180cm，360cm，540cm；沉淀区220的第二硅基围箍2210的宽度为20cm，从沉淀区220的顶部至沉淀区220的底部间距相同，间距为200cm。并且，过水孔240的半径为反应区210半径的1/4，反应区210的长宽比为1:5。磁性树脂260在反应区210内的停留时间为0.5h。

经过本实施例的磁性树脂脱附装置处理后，磁性树脂的脱附效率达到了97％，吸附效率达到了原来的92％。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：反应区210的第一硅基围箍2110的宽度为5cm，从反应区210的靠近进水口110的一侧至靠近过水孔240的一侧间距分别为200cm，200cm，400cm，600cm；沉淀区220的第二硅基围箍2210的宽度为25cm，从沉淀区220的顶部至沉淀区220的底部间距相同，间距为250cm。并且，过水孔240的半径为反应区210半径的1/5，反应区210的长宽比为1:8。磁性树脂260在反应区210内的停留时间为1h。

经过本实施例的磁性树脂脱附装置处理后，磁性树脂的脱附效率达到了97％，吸附效率达到了原来的94％。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本发明的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：包括装置本体（100）、进水口（110）和出水口（120），进水口（110）设置于装置本体（100）的顶部，出水口（120）设置于装置本体（100）的底部；所述装置本体（100）内自上而下设置有反应区（210）和沉淀区（220），反应区（210）中部设置有硅基隔板（230），硅基隔板（230）的两端不与反应区（210）内壁接触，反应区（210）下方设置有过水孔（240），通过过水孔（240），反应区（210）与沉淀区（220）相连通；并且在反应区（210）外部纵向设置有第一硅基围箍（2110），在沉淀区（220）外部横向设置有第二硅基围箍（2210），第一硅基围箍（2110）和第二硅基围箍（2210）在自然阳光照射下产生交变磁场，使氨氮吸附饱和后的磁性树脂进行氨氮脱附；

其中，所述硅基隔板（230）、第一硅基围箍（2110）和第二硅基围箍（2210）的材料为掺有Zn、Se或Ge中的一种或多种元素的单晶硅基复合材料；并且

在反应区（210）外部纵向环绕设置有多个第一硅基围箍（2110），所述多个第一硅基围箍（2110）以F(n)=F(n-1)+F(n-2)的间距进行排列，其中n表示第n个第一硅基围箍（2110），F(n)表示第n个第一硅基围箍与第n-1个第一硅基围箍之间的间距距离，150mm≤F(1)≤200mm；并且其中所述多个第一硅基围箍从反应区（210）的靠近进水口（110）的一侧至反应区（210）的靠近过水孔（240）的一侧间距逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：在沉淀区（220）外部横向环绕设置有多个第二硅基围箍（2210），所述多个第二硅基围箍（2210）以F(n’)=F(n’-1)的间距进行排列，其中n’表示第n’个第二硅基围箍（2210），F(n’)表示第n’个第二硅基围箍与第n’-1个第二硅基围箍之间的距离，150mm≤F(1’)≤250mm；并且其中所述多个第二硅基围箍（2210）从沉淀区（220）的顶部至沉淀区（220）的底部间距相等。

3.根据权利要求1所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：所述反应区（210）的长宽比为1:2~1:8；和/或所述硅基隔板（230）的长度占反应区（210）长度的0.9。

4.根据权利要求1所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：所述过水孔（240）的半径为反应区（210）半径的1/3-1/5。

5.根据权利要求1所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：第一硅基围箍（2110）的宽度为1~5cm。

6.根据权利要求2所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：第二硅基围箍（2210）的宽度为15~25cm。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种强化磁性树脂脱附的装置，其特征在于：所述沉淀区（220）下方设置有树脂回收口（250）。

8.一种强化磁性树脂脱附的方法，其特征在于：采用权利要求1-7中任一项所述的强化磁性树脂脱附的装置，其中氨氮吸附饱和后的磁性树脂（260）在反应区（210）内的停留时间为0.1~1.0h。

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