CN114917965A - 化学仪表用碱性溶液发生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于分析仪表领域，涉及一种化学仪表用碱性溶液发生系统及方法，包括阴离子交换树脂柱、阴离子交换膜装置和电解装置；阴离子交换树脂柱上分别设置进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口；所述进液口分别与再生液出口和出碱口相连通；所述再生液出口与阴离子交换膜装置相连通；电解装置经阴离子交换膜装置与氢氧根离子进口相连通。本发明利用中性盐溶液自动生产碱性溶液，避免人工接触碱性溶液，安全可靠，节省管理环节和成本。
Description
技术领域
本发明属于分析仪表领域，涉及一种碱性溶液发生系统及方法，用于化学仪表中。
背景技术
化学仪表是用于化学成分分析的一类重要仪表，部分化学仪表根据其工作原理的需要必须在反应过程中加入碱性溶液作为反应介质，例如氨氮分析仪，经常用强碱性化学试剂，氢氧化钠作为逐出试剂将铵离子转化为NH3完成测量工作。
传统化学试剂的准备工作一般都是采用人工在实验室事先配制完成，再定量加入到化学仪表的试剂瓶中作为仪表的反应试剂备用。这种准备化学试剂的方法主要有以下缺点：(1)维护人员在添加碱性试剂时，会直接或间接的接触到强碱性化学试剂，由于强碱性试剂的腐蚀性，会危及维护人员的人身安全；(2)强碱性化学试剂从采购到使用，管理环节复杂，需要管理成本投入，给维护工作人员带来一系列的管理问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种化学仪表用碱性溶液发生系统及方法，利用中性盐溶液自动生产碱性溶液，避免人工接触碱性溶液，安全可靠，节省管理环节和成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种化学仪表用碱性溶液发生系统，包括阴离子交换树脂柱、阴离子交换膜装置和电解装置；所述阴离子交换树脂柱上分别设置进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口；所述进液口分别与再生液出口和出碱口相连通；所述再生液出口与阴离子交换膜装置相连通；所述电解装置经阴离子交换膜装置与氢氧根离子进口相连通。
进一步的，所述阴离子交换树脂柱包括柱体以及设置在柱体内的阴离子交换树脂；所述进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口分别置于柱体上。
进一步的，所述阴离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂。
进一步的，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与进液口相连通的中性液储槽。
进一步的，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与出碱口相连通的碱性溶液收集槽。
进一步的，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与阴离子交换膜装置相连通的排水槽。
进一步的，所述电解装置包括电解池以及置于电解池内的电解电极；所述电解池经阴离子交换膜装置与氢氧根离子进口相连通；所述电解电极为铂金电极。
进一步的，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括分别与电解电极和阴离子交换树脂柱连接的电源。
一种所述的化学仪表用碱性溶液发生系统的发生方法，包括以下步骤：
1)中性盐溶液通过阴离子交换树脂柱，中性盐溶液中的阴离子与阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换，交换出来的氢氧根离子与中性盐溶液中的阳离子结合产生碱性溶液，中性盐溶液中的阴离子交换吸附在阴离子交换树脂柱上；
2)电解电极在电源的作用下将通入电解池内的水电解产生氢离子和氢氧根离子，通过阴离子交换膜装置后，氢氧根离子进入阴离子交换树脂柱中，将交换吸附在阴离子交换树脂上的中性盐溶液中的阴离子再生出来，然后经阴离子交换膜装置后排出。
进一步的，所述电源的直流电压24V，电流大小为0～1A。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种用于化学仪表的碱性溶液发生方法，利用阴离子交换树脂交换溶液中的阴离子得到需要的碱性溶液，采用中性盐溶液就能自动制备相应的碱性溶液，避免了操作人员接触碱性溶液造成的各种安全事故，保证操作安全，可靠性好；同时阴离子交换膜装置形成的自再生系统确保阴离子交换树脂在持续供电的情况下不会失效，又能实时处理中性盐溶液，以实现连续产生碱性溶液的目的，提高碱性溶液的产生效率。
2、本发明利用中性盐溶液产生碱性溶液，大量节省操作人员在采购和管理碱性溶液过程中的各种流程环节，节省管理成本，便于各类型化学仪表的推广和应用。
3、本发明提供的碱性溶液系统，结构简单，自动化程度较高，能小型化并集成到现有的化学仪表中，无需更换耗材备件，无需人工介入再生树脂，减少了系统的后期维护工作量，使用便捷。
附图说明
图1为碱性溶液发生系统示意图；
图2为阴离子交换树脂柱结构示意图；
其中：
1—中性液储槽；2—阴离子交换树脂柱；3—碱性溶液收集槽；4—阴离子交换膜装置；5—电源；6—电解电极；7—排水槽。
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1
参见图1，本实施例提供的化学仪表用碱性溶液发生系统，包括阴离子交换树脂柱2、阴离子交换膜装置4和电解装置；阴离子交换树脂柱2上分别设置进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口；进液口分别与再生液出口和出碱口相连通；再生液出口与阴离子交换膜装置4相连通；电解装置经阴离子交换膜装置4与氢氧根离子进口相连通。
参见图2，本实施例中，阴离子交换树脂柱2包括柱体以及设置在柱体内的阴离子交换树脂；进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口分别置于柱体上。
具体的，进液口置于柱体左侧壁上，出碱口置于柱体底部上；再生液出口、氢氧根离子进口均置于柱体右侧壁上，且氢氧根离子进口位于再生液出口上部。
阴离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂。树脂的型号为201x7。
本实施例中，化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与进液口相连通的中性液储槽1。中性液储槽1内放置中性盐溶液。
本实施例中，化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与出碱口相连通的碱性溶液收集槽3，交换生成的碱性溶液排入碱性溶液收集槽3内。
本实施例中，化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与阴离子交换膜装置4相连通的排水槽7，再生后的中性盐溶液中的阳离子经阴离子交换膜装置4后排入排水槽7内收集。
本实施例中，电解装置包括电解池以及置于电解池内的电解电极6；电解池经阴离子交换膜装置4与氢氧根离子进口相连通；电解电极6为铂金电极，选择此类电极主要是考虑到导电性、防腐及成本问题。电解池内充满水。
本实施例中，化学仪表用碱性溶液发生系统还包括分别与电解电极6和阴离子交换树脂柱2连接的电源5。通过电源5向电解电极6和阴离子交换树脂柱2供电，使其工作。
本实施例提供的碱性溶液发生系统的发生方法，包括以下步骤：
1)中性盐溶液通过阴离子交换树脂柱2，中性盐溶液中的阴离子与阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换，交换出来的氢氧根离子与中性盐溶液中的阳离子结合产生碱性溶液，中性盐溶液中的阴离子交换吸附在阴离子交换树脂柱上；
2)电解电极6在电源5的作用下将通入电解池内的水电解产生氢离子和氢氧根离子，通过阴离子交换膜装置4后，氢氧根离子进入阴离子交换树脂柱2中，将交换吸附在阴离子交换树脂上的中性盐溶液中的阴离子再生出来，然后经阴离子交换膜装置4后排出。
实施时，电源5选择电流可调的恒定电流电源，电源5的直流电压24V，电流大小不超过1A。
例如，化学仪表需要碱性溶液为NaOH溶液，通过本申请提供的系统产生碱性溶液。
实施时，中性盐溶液选择NaCl溶液并放置在中性液储槽1内，阴离子交换树脂柱2接通电源5开始工作，NaCl溶液经进液口进入阴离子交换树脂柱2内，阴离子交换树脂上附着的氢氧根离子(OH-)与NaCl溶液中的阴离子(Cl-)进行交换，阴离子(Cl-)被吸附在阴离子交换树脂上，而从阴离子交换树脂上交换出来的氢氧根离子(OH-)与NaCl溶液中的阳离子(Na+)结合产生NaOH溶液，从出碱口排放至碱性溶液收集槽3内储存，然后通过管道通入化学仪表内。
当阴离子交换树脂上附着的氢氧根离子(OH-)不断与NaCl溶液中的阴离子(Cl-)进行交换直至所有的氢氧根离子(OH-)均被交换下来，不能产生碱性溶液，且阴离子交换树脂不断通电使用活性失效，需要对其进行再生，此时电解电极6在电源5的作用下，将电解池内的水电解产生氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)，电解水经过阴离子交换膜装置4时，氢氧根离子(OH-)通过阴离子交换膜从氢氧根离子进口进入阴离子交换树脂柱2内，氢氧根离子(OH-)与吸附在阴离子交换树脂上的阴离子(Cl-)进行交换再生，氢氧根离子(OH-)被重新吸附在阴离子交换树脂上，再生出来的阴离子(Cl-)从再生液出口进入阴离子交换膜装置4内，与未通过阴离子交换膜的氢离子(H+)混合后排入排水槽7内排放，整个处理流程不仅避免阴离子交换树脂的失效，同时对阴离子交换树脂进行再生，达到动态平衡效果；从而确保阴离子交换树脂在持续供电的情况下不会失效又能实时处理中性盐溶液，以达到不断产生需要的碱性溶液的目的。
本申请提供的发生系统，中性盐溶液选择与需要产生的碱性溶液相对应的中性盐溶液即可，从而通过阴离子交换树脂自动制备相应的碱性溶液，安全可靠，节省采购和管理碱性溶液的流程操作，降低成本，便于各类型化学仪表的推广和应用。
Claims (10)
1.一种化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，包括阴离子交换树脂柱(2)、阴离子交换膜装置(4)和电解装置；所述阴离子交换树脂柱(2)上分别设置进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口；所述进液口分别与再生液出口和出碱口相连通；所述再生液出口与阴离子交换膜装置(4)相连通；所述电解装置经阴离子交换膜装置(4)与氢氧根离子进口相连通。
2.根据权利要求1所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述阴离子交换树脂柱(2)包括柱体以及设置在柱体内的阴离子交换树脂；所述进液口、再生液出口、氢氧根离子进口和出碱口分别置于柱体上。
3.根据权利要求2所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述阴离子交换树脂为强碱型阴离子交换树脂。
4.根据权利要求3所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与进液口相连通的中性液储槽(1)。
5.根据权利要求4所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与出碱口相连通的碱性溶液收集槽(3)。
6.根据权利要求5所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括与阴离子交换膜装置(4)相连通的排水槽(7)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述电解装置包括电解池以及置于电解池内的电解电极(6)；所述电解池经阴离子交换膜装置(4)与氢氧根离子进口相连通；所述电解电极(6)为铂金电极。
8.根据权利要求7所述的化学仪表用碱性溶液发生系统，其特征在于，所述化学仪表用碱性溶液发生系统还包括分别与电解电极(6)和阴离子交换树脂柱(2)连接的电源(5)。
9.一种如权利要求8所述的化学仪表用碱性溶液发生系统的发生方法，其特征在于，所述发生方法包括以下步骤：
1)中性盐溶液通过阴离子交换树脂柱(2)，中性盐溶液中的阴离子与阴离子交换树脂上的氢氧根离子进行交换，交换出来的氢氧根离子与中性盐溶液中的阳离子结合产生碱性溶液，中性盐溶液中的阴离子交换吸附在阴离子交换树脂柱上；
2)电解电极(6)在电源(5)的作用下将通入电解池内的水电解产生氢离子和氢氧根离子，通过阴离子交换膜装置(4)后，氢氧根离子进入阴离子交换树脂柱(2)中，将交换吸附在阴离子交换树脂上的中性盐溶液中的阴离子再生出来，然后经阴离子交换膜装置(4)后排出。
10.根据权利要求9所述的发生方法，其特征在于，所述电源(5)的直流电压24V，电流大小为0～1A。
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