CN114839237A - 离子交换树脂再生度检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料检测技术领域，涉及一种离子交换树脂再生度检测方法及检测装置，包括以下步骤：1)测定完全失效状态下离子交换树脂两端电流值I1；2)利用电再生方式，对完全失效状态下离子交换树脂进行再生，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；3)测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2；4)通过公式Z＝(I2‑I)/(I2‑I1)计算离子交换树脂的再生度。本发明具有操作简单、检测时间短和精确程度的优点；同时还提供一种检测装置，结构简单，集成化高，应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于材料检测技术领域，涉及一种离子交换树脂再生度检测方法及检测装置。
背景技术
离子交换树脂是工业水处理行业常用的一类高分子化合物，其主要功能是交换水中的阴阳离子制备纯水，树脂再生度是表征高速混床树脂再生程度的指标，是指再生后树脂层中再生态树脂的百分含量。
目前，运行树脂的实际再生度常用于高速混床(也可用于一般水处理混床)树脂再生程度的定性分析中，如高速混床出水水质较差或周期制水量偏低可能与树脂再生度较低有关，但是由于尚没有建立起具体、可操作的高速混床树脂再生度测定方法，因此难以对高速混床树脂再生度进行定量测定，不能对树脂再生工艺给出科学的、定量化的判定，不能对优化树脂再生工艺参数、提高树脂的再生水平、进而提高高速混床的出水水质及出力给出指导。
传统的树脂再生度检测方法，在一些标准中都有提及，例如《DL/T519-2004火力发电厂水处理用离子交换树脂验收标准》中，在动态条件下，将氯型强碱性阴离子交换树脂通过过量的硫酸钠溶液，交换基团中氯离子被硫酸根离子取代至溶液中，收集全部流出液，测定氯离子含量，然后计算树脂的氯型强型基团容量，虽然这种方法能得到树脂的再生程度，但是这种检测方法存在以下缺点：检测过程繁琐，耗时较长；现有检测方法为人工操作，存在较大的检测误差，再生度准确度低；检测工作需使用酸性或者碱性化学试剂，存在安全方面的风险。
发明内容
针对现有离子交换树脂再生度检测存在的耗时长，误差大的技术问题，本发明提供一种离子交换树脂再生度检测方法，具有操作简单、检测时间短和精确程度的优点；同时还提供一种检测装置，结构简单，集成化高，应用范围广。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种离子交换树脂再生度检测方法，包括以下步骤：
1)再生开始前，先测定完全失效状态下离子交换树脂两端电流值I1；
2)利用电再生方式，对完全失效状态下离子交换树脂进行再生，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；
3)继续再生直至离子交换树脂完全再生，测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2；
4)将步骤1)～步骤3)采集的电流数据，代入Z＝(I2-I)/(I2-I1)中，计算离子交换树脂的再生度Z。
进一步的，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂或阳离子交换树脂。
进一步的，所述步骤2)的电再生过程中，向完全失效状态下离子交换树脂中通入纯水完成再生。
进一步的，所述步骤3)中，通过测定从完全失效状态下离子交换树脂流出纯水的电导率σ判定离子交换树脂完全再生。
进一步的，所述电导率σ小于0.3μS/cm。
一种实现所述的离子交换树脂再生度检测方法的检测装置，包括纯水槽、电再生单元和电流检测器；所述纯水槽与电再生单元内部连通；所述电流检测器与电再生单元相连。
进一步的，所述电再生单元包括依次接触设置的阳电解室、树脂检测室和阴电解室；所述树脂检测室与阳电解室接触处和树脂检测室与阴电解室接触处均通过离子交换膜连通，所述纯水槽分别与树脂检测室、阳电解室和阴电解室连接；所述电流检测器分别与阳电解室和阴电解室相连。
进一步的，所述电再生单元还包括分别设置在阳电解室内和阴电解室内的电解电极板；所述电流检测器分别与阳电解室内的电解电极板和阴电解室内的电解电极板相连。
进一步的，所述电再生单元还包括分别与阳电解室内的电解电极板以及阴电解室内的电解电极板相连的电源。
进一步的，所述离子交换膜为阴离子交换膜或阳离子交换膜。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的离子交换树脂再生度检测方法，该方法在装入检测的离子交换树脂后通水通电，即可根据不同状态下的离子交换树脂的电流值，计算离子交换树脂的再生度，检测过程简单，极大的节省检测时间，且计算结果准确度高。
2、本发明提供的检测方法，相较于传统检测再生度方法能实现再生度的自动检测，从而避免因人工操作带入的检测误差，提高树脂再生度检测的准确度，为树脂的再生提供准确的指导作用。
3、本发明提供的检测方法，通过纯水和电就能实现，无需化学试剂，避免人员接触危险化学品，安全性好。
4、本发明提供的检测装置，通过依次接触设置的阳电解室、树脂检测室和阴电解室组成电再生单元；外接纯水槽和电流检测器。整个结构简单，可设计成小型集成装置，用于多种生产场合下离子交换树脂再生度的检测，应用范围广。
附图说明
图1为本发明提供的检测装置结构示意图；
其中：
1—纯水槽；2—树脂检测室；3—离子交换膜；4—电解电极板；5—阳电解室；6—阴电解室；7—电源；8—电流检测器。
具体实施方式
现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
实施例
参见图1，本实施例提供的离子交换树脂再生度检测装置，包括纯水槽1、电再生单元和电流检测器8；纯水槽1与电再生单元内部连通；电流检测器8与电再生单元相连。
电再生单元包括依次接触设置的阳电解室5、树脂检测室2和阴电解室6；树脂检测室2与阳电解室5接触处和树脂检测室2与阴电解室6接触处均通过离子交换膜3连通，纯水槽1分别与树脂检测室2、阳电解室5和阴电解室6连接；电流检测器8分别与阳电解室5和阴电解室6相连。电再生单元还包括分别设置在阳电解室5内和阴电解室6内的电解电极板4；电流检测器8分别与阳电解室5内的电解电极板4和阴电解室6内的电解电极板4相连。电再生单元还包括分别与阳电解室5内的电解电极板4以及阴电解室6内的电解电极板4相连的电源7。
实施时，电再生单元设置成一体化，整体为密封的长方形容器，两个离子交换膜3垂直置于反应壳体内底面上，且两个离子交换膜3相平行，两个离子交换膜3将反应壳体从左至右分为三个腔室，即阳电解室5、树脂检测室2以及阴电解室6，且阳电解室5与树脂检测室2之间通过离子交换膜3连通，树脂检测室2与阴电解室6之间通过离子交换膜3连通。
本实施例中，纯水罐1中充满纯水，对于纯水，应保证电导率小于0.3μS/cm，以达到最好的再生效率。向树脂检测室2、阳电解室5内和阴电解室6中加入纯水，主要是用纯水作为电解液，同时也为离子迁移提供载体。
本实施例中，树脂检测室2上分别设置再生进水口(位于腔室顶部)和再生出水口(位于腔室底部)，阳电解室5上分别设置阳极进水口(位于腔室顶部)和阳极出水口(位于腔室底部)，阴电解室6上分别设置阴极进水口(位于腔室顶部)和阴极出水口(位于腔室底部)，纯水罐1分别与再生进水口、阳极进水口和阴极进水口连通，向三个腔室内通入纯水；再生出水口、阳极出水口和阴极出水口汇合后将三个腔室内产生的废液排走。
本实施例中，离子交换膜3为阴离子交换膜。实施时，离子交换膜3选择EDI设备通用的膜片即可实现功能要求。由于离子交换膜3是一种只允许离子透过，不允许水透过的选择性透过膜，所以离子交换膜3作用有两个：一是在电场的作用下将电解水产生的氢离子或者氢氧根离子输送至离子交换树脂上，二是在电场作用下将离子交换树脂上被氢离子或氢氧根离子再生下来的阳离子或阴离子输送到阳电解室5或阴电解室6然后排走。
本实施中，电解电极板4均为铂金电极，主要是为了考虑到导电性、防腐及成本问题。
本实施例中，电源7应当选取直流电压24V，电流可调的恒定电流电源，电流可调范围0-1A。电源7的作用有两个：一是为电解电极提供恒定电流，确保电极反应发生，在电解电极上产生再生需要的氢离子或氢氧根离子，二是提供电场供流路中的离子做离子迁移运动。
本实施中，电流检测器8要求能准确检测0-3A范围内的电流值。
本实施例中，离子交换膜3为阴离子交换膜，待检测离子交换树脂为阴离子交换树脂。
本实施例提供的离子交换树脂再生程度检测方法，包括以下步骤：
1)再生开始前，先测定完全失效状态下离子交换树脂两端电流值I1；
2)利用电再生方式，对完全失效状态下离子交换树脂进行再生，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；具体的，电再生过程中，向完全失效状态下离子交换树脂中通入纯水完成再生；
3)继续再生直至离子交换树脂完全再生，测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2；具体的，通过测定从完全失效状态下离子交换树脂流出纯水的电导率σ判定离子交换树脂完全再生；电导率σ小于0.3μS/cm；
4)将步骤1)～步骤3)采集的电流数据，代入Z＝(I2-I)/(I2-I1)中，计算离子交换树脂的再生度Z。
本实施例提供的离子交换树脂再生程度检测方法，具体为：
检测时，先将完全失效的阴离子交换树脂填充在树脂检测室2内，此时可以将装填的树脂整体视作一个电阻，向树脂检测室2内、阳电解室5内和阴电解室6内充纯水，注意阳电解室5内和阴电解室6内的纯水高度要低于电解电极板4的上表面，电源7两个极端分别与阳电解室5内的电解电极板4和阴电解室6内的电解电极板4连接，电流检测器8两端也分别与阳电解室5内的电解电极板4和阴电解室6内的电解电极板4连接，装置连接好后，电流检测器8工作检测完全失效的阴离子交换树脂的电流值I1；
然后电源7工作，给阳电解室5内和阴电解室6内的电解电极4均通上恒定的电压，电解电极4上会产生电解水的电解反应，阳电解室5内和阴电解室6内分别电解出的氢离子和氢氧根离子，离子交换膜3为阴离子交换膜，允许阴离子透过，阴电解室6内的氢氧根离子透过离子交换膜3向阳电解室5方向做电迁移运动，对树脂检测室2内的待再生离子交换树脂进行再生；再生过程中，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；
最后，失效的离子交换树脂继续再生，利用电导率仪监测树脂检测室2出水的电导率值，当电导率值小于0.3μS/cm，表明树脂完全再生，此时记录电流检测器8测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2。
将上述测定的不同状态下，离子交换树脂两端对应的电流值，代入下述公式计算离子交换树脂的再生度。
Z＝(I2-I)/(I2-I1)
其中：
Z表示再生度；
I2表示离子交换树脂完全再生状态下的电流值；
I1表示离子交换树脂完全失效状态下的电流值；
I表示离子交换树脂实际状态的采样电流值，即再生过程中实时通过树脂的电流值。
本实施例中，由于离子交换树脂在完全再生状态和完全失效状态的导电性能差距很大，因此可以将离子交换树脂视为一个可变电阻，该电阻再恒定电压下根据欧姆定律可以得到通过树脂的电流，离子交换树脂在完全再生状态下的电阻值最小，对应的电流最大；在完全失效状态下的电阻值最大，对应的电流最小。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例中，离子交换膜3为阳离子交换膜，待检测离子交换树脂为阳离子交换树脂。
本实施例提供的离子交换树脂再生程度检测方法，具体为：
检测时，先将完全失效的阳离子交换树脂填充在树脂检测室2内，此时可以将装填的树脂整体视作一个电阻，向树脂检测室2内、阳电解室5内和阴电解室6内充纯水，注意阳电解室5内和阴电解室6内的纯水高度要低于电解电极板4的上表面，电源7两个极端分别与阳电解室5内的电解电极板4和阴电解室6内的电解电极板4连接，电流检测器8两端也分别与阳电解室5内的电解电极板4和阴电解室6内的电解电极板4连接，装置连接好后，电流检测器8工作检测完全失效的阴离子交换树脂的电流值I1；
然后电源7工作，给阳电解室5内和阴电解室6内的电解电极4均通上恒定的电压，电解电极4上会产生电解水的电解反应，阳电解室5内和阴电解室6内分别电解出的氢离子和氢氧根离子，离子交换膜3为阳离子交换膜，允许阳离子透过，阳电解室5内的氢离子透过离子交换膜3向阴电解室6方向做电迁移运动，对树脂检测室2内的待再生离子交换树脂进行再生；再生过程中，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；
最后，失效的离子交换树脂继续再生，利用电导率仪监测树脂检测室2出水的电导率值，当电导率值小于0.3μS/cm，表明树脂完全再生，此时记录电流检测器8测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2。
将上述测定的不同状态下，离子交换树脂两端对应的电流值，代入公式Z＝(I2-I)/(I2-I1)中计算离子交换树脂的再生度。
本发明在实施时，对于再生度Z的计算，可以通过手动计算，还可在检测系统中增加可编程的控制装置，将计算公式集成在可编程的控制装置中，可编程的控制装置与电流检测器8电连接，直接将检测的电流信号传递给可编程的控制装置，直接计算再生度Z，自动化程度更高。
本发明提供的离子交换树脂再生度检测方法，利用电渗析和电迁移的再生方式，给离子交换树脂提供恒定的电压，测量通过不同状态下离子交换树脂的电流值，计算离子交换树脂的再生度，可以快速检测树脂的再生度，无需使用任何酸液和碱液化学试剂，只需要消耗少量电能即可完成检测过程，节省检测时间，操作简单且安全，检测误差，提高检测结果的准确度。
Claims (10)
1.一种离子交换树脂再生度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)再生开始前，先测定完全失效状态下离子交换树脂两端电流值I1；
2)利用电再生方式，对完全失效状态下离子交换树脂进行再生，并测定再生过程中离子交换树脂两端电流值I；
3)继续再生直至离子交换树脂完全再生，测定完全再生状态下离子交换树脂两端电流值I2；
4)将步骤1)～步骤3)采集的电流数据，代入Z＝(I2-I)/(I2-I1)中，计算离子交换树脂的再生度Z。
2.根据权利要求1所述的离子交换树脂再生度检测方法，其特征在于，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂或阳离子交换树脂。
3.根据权利要求2所述的离子交换树脂再生度检测方法，其特征在于，所述步骤2)的电再生过程中，向完全失效状态下离子交换树脂中通入纯水完成再生。
4.根据权利要求3所述的离子交换树脂再生度检测方法，其特征在于，所述步骤3)中，通过测定从完全失效状态下离子交换树脂流出纯水的电导率σ判定离子交换树脂完全再生。
5.根据权利要求4所述的离子交换树脂再生度检测方法，其特征在于，所述电导率σ小于0.3μS/cm。
6.一种实现权利要求5所述的离子交换树脂再生度检测方法的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括纯水槽(1)、电再生单元和电流检测器(8)；所述纯水槽(1)与电再生单元内部连通；所述电流检测器(8)与电再生单元相连。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述电再生单元包括依次接触设置的阳电解室(5)、树脂检测室(2)和阴电解室(6)；所述树脂检测室(2)与阳电解室(5)接触处和树脂检测室(2)与阴电解室(6)接触处均通过离子交换膜(3)连通，所述纯水槽(1)分别与树脂检测室(2)、阳电解室(5)和阴电解室(6)连接；所述电流检测器(8)分别与阳电解室(5)和阴电解室(6)相连。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述电再生单元还包括分别设置在阳电解室(5)内和阴电解室(6)内的电解电极板(4)；所述电流检测器(8)分别与阳电解室(5)内的电解电极板(4)和阴电解室(6)内的电解电极板(4)相连。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述电再生单元还包括分别与阳电解室(5)内的电解电极板(4)以及阴电解室(6)内的电解电极板(4)相连的电源(7)。
10.根据权利要求7-9任一项所述的检测装置，其特征在于，所述离子交换膜(3)为阴离子交换膜或阳离子交换膜。
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