CN113042114A - 一种离子交换树脂再生工艺及装置 - Google Patents

一种离子交换树脂再生工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子交换树脂再生工艺，属于离子交换水处理技术领域。待再生阳离子交换树脂与待再生阴离子交换树脂共同使用再生剂氢氧化铵水溶液再生；氢氧化铵在水中离解形成的NH4 +再生阳离子交换树脂，离解形成的OH－再生阴离子交换树脂。并且公开了离子交换树脂再生装置。通过本发明装置和方法对失效的离子交换树脂进行再生，可提高再生剂使用效率，减少再生过程中的污染物排放，简化再生工艺。

Description

一种离子交换树脂再生工艺及装置
技术领域
本发明涉及离子交换水处理技术领域，更具体的说是涉及一种离子交换树脂再生工艺及装置。
背景技术
在离子交换水处理工艺中，失效的离子交换树脂再生时，一般是使用盐酸再生阳离子交换树脂，使用氢氧化钠再生阴离子交换树脂，使用氯化钠再生用于软化处理的阳离子交换树脂。再生剂在水中离解形成的两种离子，然而在上述再生工艺中，均只使用其中一种离子再生一种离子交换树脂，另外一种离子作为再生废料排出，既浪费再生剂又污染环境。对于混床离子交换处理工艺，失效的混合离子交换树脂再生前必须把其中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂彻底分开，分别再生后再混合使用；其操作复杂，且很难分离彻底，严重影响离子交换水处理效果。
因此，如何提高再生剂使用效率，减少再生过程中的污染物排放，简化再生工艺是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明使用一种再生剂(氢氧化铵水溶液)中的两种离子同时(或先后)再生阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，再生剂中的两种离子均得到利用，节省了再生剂，减少了污染物排放。此外，对于混床离子交换处理系统中失效的混合离子交换树脂，不需把其中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分开，可以在混合状态用一种再生剂同时再生，简化了工艺流程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种离子交换树脂再生工艺，待再生阳离子交换树脂与待再生阴离子交换树脂共同使用再生剂氢氧化铵水溶液再生；
氢氧化铵在水中离解形成的NH4 +再生阳离子交换树脂，离解形成的OH－再生阴离子交换树脂。
本发明中分离的阳离子交换树脂与阴离子交换树脂可先后使用同一再生剂进行再生，或者混合离子交换树脂中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂可同时使用一种再生剂进行再生。
优选地，再生之前，使用除盐水将液氨或浓氨水配制成氢氧化铵溶液水溶液。
优选地，配制氢氧化铵水溶液时，根据待再生离子交换树脂用量、再生要求(如再生比耗、再生度)和工作交换容量估算所需氢氧化铵水溶液的用量和浓度；
待再生离子交换树脂为分离的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂时，且分别根据阳离子交换树脂和阴离子交换树脂数量估算所需的氢氧化铵量不同时，以所需氢氧化铵量大的离子交换树脂类型作为估算依据和配制标准；
待再生离子交换树脂为混合离子交换树脂时，且分别根据其中阳离子交换树脂和阴离子交换树脂数量估算的所需氢氧化铵量不同时，根据所需氢氧化铵量大的离子交换树脂类型作为估算依据和配制标准。
优选地，再生液氢氧化氨浓度为1-25％；
进一步优选地，再生液氢氧化氨浓度为2-8％。
优选地，再生流速为1-20m/h。
进一步优选地，再生流速为3-8m/h。
一种离子交换树脂再生装置，使用一种再生剂氢氧化铵水溶液对失效的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行共同再生，氢氧化铵水溶液中的NH4+再生阳离子交换树脂，OH－再生阴离子交换树脂；
该装置包括再生剂配制单元和再生单元；
再生剂配制单元包括氨溶解箱，除盐水箱，液氨或浓氨水罐，增压泵和流量计；
氨溶解箱分别连接除盐水箱、液氨或浓氨水罐和再生单元；
增压泵、流量计均安装于氨溶解箱与再生单元之间的连接通路上；
再生单元包括一个或多个再生罐，用于填装待再生离子交换树脂；
多个再生罐串联或并联。
除盐水箱和液氨或浓氨水罐的设置用于为氨溶解箱提供除盐水和液氨，方便氢氧化铵水溶液现用现配以及再生后的置换和清洗；通过设置增压泵，将氨溶解箱中的氢氧化铵水溶液或除盐水通入再生单元，进行离子交换树脂的再生、置换和清洗；流量计用于显示通入再生单元的氢氧化铵水溶液或除盐水流量。
优选地，再生罐为一个时，再生罐内填装待再生混合离子交换树脂；
再生罐为多个时：
当多个再生罐串联，不同再生罐内分别填装待再生阳离子交换树脂和待再生阴离子交换树脂，也可以填装待再生混合离子交换树脂；
当多个再生罐并联，再生罐内均填装待再生混合离子交换树脂。
优选地，再生罐上设置有离子交换树脂装入口和离子交换树脂卸出口。
优选地，多个再生罐之间通过多条管路连接，并且多条管路上分别设置有阀门；通过阀门的通断控制多个再生罐串联或并联。
进一步优选地，氨溶解箱上设置有主管路，增压泵、流量计均设置于主管路上；
主管路上于增压泵、流量计的下游分支出支管路一和支管路二；
再生罐为两个，包括再生罐一和再生罐二；
再生罐一两端分别设置管路A和管路B，再生罐二两端分别设置管路C和管路D；
管路A上分支出支管路三和支管路四，管路B上分支出支管路五和支管路六；
支管路三连接支管路一，支管路四连接管路D，支管路五连接支管路二，支管路六连接管路C；
管路C上还分支出支管路七，支管路七上分支出支管路八和支管路九，支管路九连接至支管路一与支管路三的交汇处；
管路D上还分支出支管路十，支管路十上分支出支管路十一和支管路十二，支管路十二连接至支管路二与支管路五的交汇处；
支管路八和支管路十一交汇并连接至地沟；
各条支管路上均可设置阀门，根据阀门的通断，可改变再生罐一与再生罐二串联或并联，或改变氢氧化铵水溶液通入再生罐的流向，或改变氢氧化铵水溶液通入不同再生罐的先后顺序。
经由上述的技术方案可知，与现有离子交换树脂再生技术相比，本发明公开的离子交换树脂再生工艺及装置的有益效果为：
①不需要把阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分离，可以直接再生混合离子交换树脂，大幅度降低混合离子交换树脂再生的工作量和再生技术难度；
②现有离子交换树脂再生技术中，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂各使用一种再生剂中的一种离子再生，另外一种离子作为再生废料排出，既浪费又污染环境。本发明使用一种再生剂同时(或先后)再生阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，再生剂中的两种离子均得到利用，克服了上述缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明离子交换树脂再生装置结构示意图。
图2附图为本发明离子交换树脂再生装置管路连接示意图。
附图标记：1.氨溶解箱；2.除盐水箱；3.液氨或浓氨水罐；4.增压泵；5.流量计；61.第一管路；611.第一管路阀门；62.第二管路；621.第二管路阀门；7.主管路；71.主管路阀门；701.支管路一；7011支管路一阀门；702.支管路二；7021.支管路二阀门；703.支管路三；7031.支管路三阀门；704.支管路四；7041.支管路四阀门一；7042.支管路四阀门二；705.支管路五；7051.支管路五阀门；706.支管路六；7061.支管路六阀门一；7062.支管路六阀门二；707.支管路七；7071.支管路七阀门；708.支管路八；7081.支管路八阀门；709.支管路九；710.支管路十；7101.支管路十阀门；711.支管路十一；7111支管路十一阀门；712.支管路十二；81.再生罐一；811.离子交换树脂装入口一；812.离子交换树脂卸出口一；82.再生罐二；821.离子交换树脂装入口二；822.离子交换树脂卸出口二；9.地沟。
具体实施方式
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。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。
实施例1离子交换树脂再生装置
如附图1-2所示，一种离子交换树脂再生装置，包括再生剂配制单元和再生单元；
再生剂配制单元包括氨溶解箱1，除盐水箱2，液氨或浓氨水罐3，增压泵4和流量计5；
氨溶解箱1通过第一管路61连接除盐水箱2，并且第一管路61上设置有第一管路阀门611；
氨溶解箱1通过第二管路62连接液氨或浓氨水罐3，并且第二管路62上设置有第二管路阀门621；
氨溶解箱1上还氨溶解箱上设置有主管路7，增压泵4、流量计5均设置于主管路7上；并且主管路7上设置有主管路阀门71。主管路7上于增压泵4、流量计5的下游分支出支管路一701和支管路二702；支管路一701上设置支管路一阀门7011，支管路二702上设置支管路二阀门7021。
再生单元包括再生罐一81和再生罐二82；
再生罐一81上设置有离子交换树脂装入口一811和离子交换树脂卸出口一812，并且再生罐一81两端分别设置管路A和管路B；
再生罐二82上设置有离子交换树脂装入口二821和离子交换树脂卸出口二822，并且再生罐二82两端分别设置管路C和管路D。
管路A上分支出支管路三703和支管路四704，管路B上分支出支管路五705和支管路六706；
支管路三703连接支管路一701，支管路四704连接管路D，支管路五705连接支管路二702，支管路六706连接管路C；
管路C上还分支出支管路七707，支管路七707上分支出支管路八708和支管路九709，支管路九709连接至支管路一701与支管路三703的交汇处；
管路D上还分支出支管路十710，支管路十710上分支出支管路十一711和支管路十二712，支管路十二712连接至支管路二702与支管路五705的交汇处；
支管路八708和支管路十一711交汇并连接至地沟9。
支管路三703上设置有支管路三阀门7031，支管路四704上靠近管路A的一端设置有支管路四阀门一7041，靠近管路D的一端设置有支管路四阀门二7042，支管路五705上设置有支管路五阀门7051，支管路六706上靠近管路B的一端设置有支管路六阀门一7061，靠近管路C的一端设置有支管路六阀门二7062，支管路七707上设置有支管路七阀门7071，支管路八708上设置有支管路八阀门7081，支管路十710上设置有支管路十阀门7101，支管路十一711上设置有支管路十一阀门7111。
实施例2混合离子交换树脂的再生
使用实施例1中的离子交换树脂再生装置再生混合离子交换树脂，其工作过程如下：
⑴填装混合离子交换树脂
失效的混合离子交换树脂不用分离，直接通过离子交换树脂装入口一811装入再生罐一81中(如果需再生离子交换树脂数量多，可以同时通过离子交换树脂装入口二821装入再生罐二82中，串联再生或并联再生均可)；
⑵配制再生剂
根据混合离子交换树脂用量、其中阳离子交换树脂和阴离子交换树脂混合比例、再生要求和工作交换容量估算所需的氢氧化铵水溶液用量和浓度。
当分别根据阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的参数估算所需的再生剂相同时，取任意一种计算结果；
当分别根据阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的参数估算所需的再生剂不相同时，取用量较大的计算结果，例如：阳离子交换树脂10m3，工作交换容量1.0mol/L，再生比耗1.5，约需要4％氢氧化铵水溶液14m3；阴离子交换树脂20m3，工作交换容量0.5mol/L，再生比耗2.0，约需要4％氢氧化铵水溶液18m3；则以阴离子交换树脂的参数为准，即需要4％氢氧化铵水溶液18m3。
利用再生剂配制单元配制质量分数为2-8％的氢氧化铵水溶液储存在氨溶解箱1中，配制过程打开第一管路阀门611和第二管路阀门621，除盐水取自除盐水箱2，液氨取自液氨或浓氨水罐3。例如，配制4％氢氧化铵水溶液18m3，约需除盐水18m3，液氨720kg(约1194L(25℃))。
⑶离子交换树脂再生
打开主管路阀门71、支管路一阀门7011、支管路三阀门7031、支管路五阀门7051、支管路十一阀门7111。氨溶解箱1中的氢氧化铵水溶液由增压泵4加压，经流量计5计量，进入再生罐一81，产生交换反应后排入地沟9。
若再生罐二82也装有需再生的混合离子交换树脂，则打开主管路阀门71、支管路一阀门7011、支管路三阀门7031、支管路六阀门一7061、支管路六阀门二7062、支管路十阀门7101、支管路十一阀门7111，氢氧化铵水溶液先后经过再生罐一81、再生罐二82进行交换反应，最后排入地沟9。
此外，可通过各支管路上阀门的通断，控制再生罐一81、再生罐二82并联、或控制氢氧化铵水溶液流向、或控制通入再生罐一81、再生罐二82的先后顺序。
再生过程中控制流速3-8m/h，再生过程的交换反应方程式如下：
氢氧化铵在水中电离：NH4OH→NH4 ++OH－
阳离子交换树脂再生：RNa+RFe+NH4 +→RNH4+Na++Fe3+
阴离子交换树脂再生：RCl+RSO4+OH－→ROH+Cl－+SO4 2－。
当氢氧化铵水溶液使用完毕，由除盐水箱2向氨溶解箱1加入相当于再生罐一81容积(若同时使用再生罐一81和再生罐二82两个再生罐再生，则是再生罐一81和再生罐二82的总容积)1-4倍的除盐水，以3-8m/h流速通过再生过程中氢氧化铵水溶液的流通路径，排入地沟9。
⑷卸出离子交换树脂
再生好的离子交换树脂通过离子交换树脂卸出口一812从再生罐一81卸出(若同时使用再生罐一81和再生罐二82两个再生罐再生，则同时通过离子交换树脂卸出口二822从再生罐二82卸出)，装入原离子交换系统即可重新投入运行。
另一种合理的应用为：再生罐一81和再生罐二82同时装入混合离子交换树脂，串联再生，但是再生剂用量只按再生罐一81的混合离子交换树脂数量计算，并且先经过再生罐一81、后经过再生罐二82。再生罐一81里的混合离子交换树脂完全再生，从再生罐一81卸出后投入运行使用；再生罐二82里的混合离子交换树脂只利用再生罐一81排出的残余再生剂再生，不完全再生，保留在再生罐二82中。下次再生时，将新的需再生的混合离子交换树脂装入再生罐一81，调整阀门通断(如打开主管路阀门71、支管路一阀门7011、支管路七阀门7071、支管路四阀门二7042、支管路四阀门一7041、支管路五阀门7051、支管路十一阀门7111)，使氢氧化铵水溶液先经过再生罐二82、后经过再生罐一81，再生罐二82里的混合离子交换树脂完全再生，卸出使用，再生罐一81里的混合离子交换树脂不完全再生，下次再生时继续再生完全。这样节约再生剂，减少环境污染。
本实施例应用实施例1中的装置进行混合离子交换树脂的再生，无需进行阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的分离，大幅度减少了工作量，降低了混合离子交换树脂再生的技术难度；同时避免了再生剂盐酸中氯离子和再生剂氢氧化钠中钠离子对离子交换处理出水的水质影响。
实施例3阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的再生
使用实施例1离子交换树脂再生装置再生失效的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，其工作过程如下：
⑴填装离子交换树脂
失效的阳离子交换树脂通过离子交换树脂装入口一811装入再生罐一81中，失效的阴离子交换树脂通过离子交换树脂装入口二821装入再生罐二82中，串联再生；
⑵配制再生剂
根据待再生离子交换树脂用量、再生要求(如再生比耗、再生度)和工作交换容量估算所需氢氧化铵水溶液的用量和浓度；
当根据阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的参数估算所需的再生剂相同时，取任意一种计算结果；
当根据阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的参数估算所需的再生剂不相同时，取用量较大的计算结果，例如：阳离子交换树脂15m3，工作交换容量1.0mol/L，再生比耗1.5，约需要4％氢氧化铵水溶液20m3；阴离子交换树脂20m3，工作交换容量0.5mol/L，再生比耗2.0，约需要4％氢氧化铵水溶液18m3；则以阳离子交换树脂的参数就为准，即需要4％氢氧化铵水溶液20m3。
利用再生剂配制单元配制质量分数为2-8％的氢氧化铵水溶液储存在氨溶解箱1中，配制过程打开第一管路阀门611和第二管路阀门621，除盐水取自除盐水箱2，液氨取自液氨或浓氨水罐3。例如，配制4％氢氧化铵水溶液20m3，约需除盐水20m3，液氨800kg(约1327L(25℃))。
⑶离子交换树脂再生
打开主管路阀门71、支管路一阀门7011、支管路三阀门7031、支管路六阀门一7061、支管路六阀门二7062、支管路十阀门7101、支管路十一阀门7111，氢氧化铵水溶液先后经过再生罐一81、再生罐二82进行交换反应，最后排入地沟9。
此外，可通过各支管路上阀门的通断，控制氢氧化铵水溶液流向、或控制通入再生罐一81、再生罐二82的先后顺序。
再生过程中控制流速3-8m/h，再生过程的交换反应方程式如下：
氢氧化铵在水中电离：NH4OH→NH4 ++OH－
再生罐一81：RNa+RFe+NH4 +→RNH4+Na++Fe3+
再生罐二82：RCl+RSO4+OH－→ROH+Cl－+SO4 2－。
当氢氧化铵水溶液使用完毕，由除盐水箱2向氨溶解箱1加入相当于再生罐一81和再生罐二82的总容积1-4倍的除盐水，以3-8m/h流速通过再生过程中氢氧化铵水溶液的流通路径，排入地沟9。
⑷卸出离子交换树脂
再生好的阳离子交换树脂通过离子交换树脂卸出口一812从再生罐一81卸出，再生好的阴离子交换树脂通过离子交换树脂卸出口二822从再生罐二82卸出；装入原离子交换系统即可重新投入运行。
本实施例可减少原再生工艺使用盐酸和氢氧化钠残留于离子交换树脂中的氯离子和钠离子对离子交换处理出水的水质影响。
在另一个优选的实施例中，本发明所用再生装置不仅限于实施例1装置，在其基础上可仅设置1个再生罐，也可增加再生罐的数量，具体数量和连接关系可根据实际需要调整。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种离子交换树脂再生工艺，其特征在于，待再生的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂共同使用一种再生剂氢氧化铵水溶液再生；
氢氧化铵在水中离解形成的NH4 +再生阳离子交换树脂，离解形成的OH－再生阴离子交换树脂。
2.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂再生工艺，其特征在于，
使用同一再生剂氢氧化铵水溶液先后再生阳离子交换树脂和阴离子交换树脂；或者使用氢氧化铵水溶液同时再生混合离子交换树脂中的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
3.一种离子交换树脂再生装置，其特征在于，所述装置使用一种再生剂氢氧化铵水溶液对失效的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行共同再生，氢氧化铵水溶液中的NH4 +再生阳离子交换树脂，OH－再生阴离子交换树脂；
所述装置包括再生剂配制单元和再生单元；
所述再生剂配制单元包括氨溶解箱，除盐水箱，液氨或浓氨水罐，增压泵和流量计；
所述氨溶解箱分别连接所述除盐水箱、所述液氨或浓氨水罐和所述再生单元；
所述增压泵、所述流量计均安装于所述氨溶解箱与所述再生单元之间的连接通路上；
所述再生单元包括一个或多个再生罐，用于填装待再生离子交换树脂；
所述多个再生罐串联或并联。
4.根据权利要求3所述的一种离子交换树脂再生装置，其特征在于，
所述再生罐为一个时，再生罐内填装待再生混合离子交换树脂；
所述再生罐为多个时：
当所述多个再生罐串联，不同再生罐内分别填装待再生阳离子交换树脂和待再生阴离子交换树脂；或再生罐内均填装待再生混合离子交换树脂；
当所述多个再生罐并联，再生罐内均填装待再生混合离子交换树脂。
5.根据权利要求3所述的一种离子交换树脂再生装置，其特征在于，
所述再生罐上设置有离子交换树脂装入口和离子交换树脂卸出口。
6.根据权利要求3所述的一种离子交换树脂再生装置，其特征在于，
所述多个再生罐之间通过多条管路连接，并且所述多条管路上分别设置有阀门；通过阀门的通断控制所述多个再生罐串联或并联。
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