CN1220544C - 离子交换洗涤器 - Google Patents

Abstract

一种离子交换洗涤器具有外壳和设于该外壳内的隔板。该隔板将外壳的内部空间以纵向分割成装有预定量水溶液的二腔室。隔开的二腔室的上端部相通。在该上端部至少有一个包含离子交换树脂的匣子。在所述腔室的外板上，位于安装所述匣子的位置之下，形成有至少一个进气口。至少有一个进气管与该进气口相连。在外壳的上板上形成有排气口。在每个腔室的下部形成有至少一个导入或排出口，用以供应或排出水溶液。至少有一个连接管使导入或排出口彼此相连。在至少一个连接管上安装有至少一个水位控制泵。离子交换树脂去除气体中的有害物质。通过将一个腔室内的水溶液循环泵送至另一腔室，将受污染的离子交换树脂浸于水溶液中洗净，即使使用少量水也能有效处理污染气体。

Description

离子交换洗涤器

技术领域

本发明涉及离子交换洗涤器，更具体地，涉及使用离子交换树脂去除气体中有害物质，并把受污染的离子交换树脂用水溶液洗净使其恢复，以处理污染气体的离子交换洗涤器。

现有技术

使用水处理的传统气体洗涤器为了去除气体中的有害物质，需要大量的水。大量用水成为气体洗涤器较大的经济负担。由于传统气体洗涤器要排出大量污水，处理这些污水所带来的经济负担也相当大。此外，传统气体洗涤器具有复杂的结构，在去除污染气体的过程中，会产生氯化物粉末。该粉末会堵塞气体洗涤器的管子或喷嘴，频繁导致故障的发生。

发明内容

因此，本发明的一个目的是为了解决前述问题而提供一种使用离子交换树脂来去除气体的气体洗涤器。贮存在洗涤器内的水溶液用于清洗并恢复用过的洗涤器，显著减少了用水量。从而，该离子交换洗涤器具有高的气体处理效率和经济性。

本发明的另一目的是提供一种离子交换洗涤器，其工作无需喷嘴，从而减小了由喷嘴堵塞而引起故障的危险性。

为完成上述目的，本发明提供一种离子交换洗涤器。该离子交换洗涤器具有外壳和设于该外壳内的隔板，所述隔板将外壳的内部空间纵向分成二个腔室，腔室内具有预定量的水溶液。所述分成的二个腔室的上端部彼此相通。至少有一个匣子安装在上部且具有离子交换树脂。在腔室的外板上，位于安装该匣子的位置之下，形成有至少一个进气口。至少有一个进气管与该进气口相连。在外壳的上板上形成有排气口。在每个腔室的下部形成有至少一个导入或排出口，用于供应或排出水溶液。至少有一个连接管使导入或排出口相互连接。在至少一个连接管上安装有至少一个水位控制泵。

该离子交换树脂吸附气体中的污染物。通过交替地将一侧腔室内的水溶液泵入另一侧腔室以升高该腔室内水溶液的水位，离子交换树脂浸入水溶液中并得到清洗以分离污染物。因此，即使使用少量水，循环使用离子交换树脂也成为可能。

此外，在另一种实施方式中，使用水处理的气体洗涤器与离子交换树脂相连，充满腔室的水溶液可以循环作用以驱动气体洗涤器，从而经济有效地处理污染气体。

附图的简要说明

结合附图并参考下面优选实施方式的详细说明将更加清楚本发明的上述目的和其它优点，附图中：

图1是依据本发明优选实施方式的离子交换洗涤器的透视图。

图2a是依据本发明优选实施方式的匣子的分解透视图。

图2b是依据本发明优选实施方式的匣子的侧视图和说明该匣子内气体流动的局部扩大图。

图3是依据本发明另一种优选实施方式的离子交换洗涤器的前剖视图，说明离子交换树脂与传统的使用水处理的气体洗涤器相连的结构。

图4-7是说明依据本发明优选实施方式的通过调节水溶液的水位来运行离子交换洗涤器过程的前剖视图。

附图中相同的标记数字表示相同部件。

优选实施方式的详细描述

下面参照附图说明本发明的优选实施方式。

如图1所示，依据本发明的优选实施方式，外壳10是由上板11、下板16、前板17、后板18、左侧板13及右侧板12限定而成。在该外壳10内，形成的隔板14纵向分隔所述外壳的内部空间以形成二个腔室1和2。所述隔板14设置成不与所述上板11相连以使所述二个腔室1和2的上部相通。

参照图2a，装有离子交换树脂21的匣子20设置在所述每个腔室1和2的上部。所述离子交换树脂21是由能过滤液体的多孔性材料制成的过滤器，通过使用带电离子来产生基团以交换需要的阳离子或阴离子。该离子交换树脂21具有很多优点：对于气体中的污染物显示出高吸附效率；在持续或预定时间间隔内能维持高去除效率；在吸附大量污染物时，通过酸性或碱性溶液清洗，可以半永久性地使用。

依据一种优选实施方式，如图2a所示，在特定方向上较长的匣子20具有中板23和二侧面格子24和25，其中所述中板23上具有恒定或预定间隔的突出部26，所述每个侧面格子24和25具有恒定或预定间隔的筋骨27，并且该筋骨27具有预定长度。在一种实施方式中，所述突出部26和筋骨27具有相同的预定间隔。离子交换树脂21至少覆盖所述侧面格子24和25外表面的一面。

下面说明依据本发明优选实施方式的所述匣子20的结构和作用。如图2a和2b所示，所述二侧面格子24和25连接到所述中板23的两侧，以使二侧面格子24和25的筋骨与中板23的突出部相互交错。如图2b所示，在匣子20内形成气流通道，如箭头28和29所示。气体由匣子20的下部导入，流经Z字形通道，从上部排出，从而延长了气体在匣子20内的停留时间，其中Z字形通道由中板23、侧面格子24和25的交错筋骨、和离子交换树脂21形成。因此有效吸附气体中的有害物质成为可能。

离子交换树脂21覆盖侧面格子24、25的外表面，并使用其内部离子可交换的处理材料。在一种实施方式中，几个匣子20彼此邻接排列形成匣子组22并得以安装，离子交换树脂21覆盖侧面格子24、25外表面中的一个，从而在匣子20之间仅能设置一片离子交换树脂。在重叠匣子组22的最外侧的匣子中，离子交换树脂21设在最外侧格子的二面。因此，离子交换树脂设在匣子组22的最外侧二面和每个匣子20之间。

参照图1和3，在外壳10的左侧板13或右侧板12上形成有进气口30，位于安装匣子的位置之下。所述进气口30上连接有进气管31。当气体由匣子20的下部供应并以匣子3中的Z字型通道流过离子交换树脂时，流入气体中的污染物，比如HCl等，被离子交换树脂21所吸收。处理气体流过形成在该外壳10上部的连通空间34，并经由形成于上板11上的排气口40排到该外壳10的外部。

如图3-7所示，在该外壳10的各腔室1和2中装有预定量的水溶液35。依照气体中所含污染物的种类，使用酸性或碱性的水溶液。污染物如为HCl等酸性物质时，可使用含有Na₂CO₃或NaOH等的碱性水溶液来分离或洗涤吸附在离子交换树脂21上的污染物。污染物如为碱性物质时，则可使用含有H₂SO₄等的酸性水溶液。依据本发明的优选实施方式，如图1所示，所述外壳10的下部容积大于设有所述匣子20的所述上部容积，因此能提高该外壳10贮存水溶液的容量。

如图1和3所示，在各腔室1和2的下部形成有至少一个导入或排出口42、43，以使所述二腔室1和2相通。在该导入或排出口42、43上则连接有形成于二腔室1和2内的连接管61、62。在该连接管61、62之间设有至少一个水位控制泵60。该水位控制泵60将充满该两个腔室1和2中任一个腔室中的水溶液泵到另一个腔室中。因此，至少有一个双向泵，或至少有二个交替的单向泵作为水位控制泵安装。在该外壳10内的水溶液总量保持恒定状态时，泵送可以改变各腔室1和2内的水溶液水位。通过将水溶液泵入并注满腔室，匣子可浸入水溶液中。由此，该腔室1和2内所设匣子20中的离子交换树脂21交替浸入水溶液中，从而把吸附于该离子交换树脂21上的污染物分离并洗净离子交换树脂21。因此，通过所述水位控制泵60来控制水溶液的水位，进而去除该离子交换树脂21上的污染物，从而不需要单独装置，比如喷嘴。因此，该装置的结构得到简化并且由装置的复杂性而引起故障的危险性得到降低。

依据本发明的优选实施方式，如图1所示，在该外壳10的下部设置有倾斜板15，从而在该倾斜板15与该外壳10的下板16之间形成有空间。在该空间内设置水位控制泵60。清洗而成的沉积粉末95将在所述倾斜板15上聚集。每个连接管61和62的端部弯成钩形，从而使得每个连接管61和62的进气口65和66朝向所述倾斜板的下部，使沉积粉末95不会进入该连接管61和62及该水位控制泵60内。该倾斜板15的另一个优点是可以使沉淀在该外壳10内的粉末95集中在该倾斜板15的倾斜路下方。

依据本发明的优选实施方式，为了在更换水溶液时排出水溶液，或为了去除积存在所述腔室1和2下部的粉末95，如图1所示，可在与该倾斜板15倾斜途径下方对应处的前板17的下部连接排水泵80。

依据本发明的另一种优选实施方式，如图3所示，使用水处理的气体洗涤器90，下面简称湿气洗涤器，可与所述外壳10相连并得以安装。当单独使用湿气洗涤器90时，需要持续供应大量的水。而且还需要持续去除在湿气洗涤器90的气体处理过程中所生成的粉末及处理水。因此，需要大量用水和处理粉末的单独设备。

然而，当湿气洗涤器90用于与本发明并与所述外壳10的腔室1和2相连时，该腔室1和2内的水溶液流到湿气洗涤器90内并循环，如箭头102所示，从而减少了湿气洗涤器90中的用水量。此外，和处理水一同生成的粉末再度流入该腔室1和2内，从而不需要另外的粉末处理装置。

为了执行前述操作，本发明的离子交换洗涤器具有如下结构。如图3所示，在该腔室1和2内，在所述进气口30之下的位置处设有将所述腔室1和2分隔成上部106和下部108的过滤器50。在外壳10的左侧板13或右侧板12上安装有至少一个水溶液出口91，其位于所述过滤器50之上，并位于当所述水位控制泵60变化所述腔室1和2内水溶液的水位时而产生的最低水位之下。至少有一个水溶液入口92安装于过滤器50之下。所述湿气洗涤器90通过管子110、112和114与所述水溶液出口91和水溶液入口92相连，以循环所述腔室1和2内的水溶液。依据另一种优选实施方式，为了使该腔室1和2内的水溶液通过所述湿气洗涤器90循环，可在水溶液的循环途径中设置循环泵93。当由湿气洗涤器90中流入的处理水的水位上升时，所述过滤器50可以防止包含在该处理水中的粉末到达该腔室1和2的上部。依据本发明的优选实施方式，可以设置一个或多个湿气洗涤器90。

为了恢复该匣子20中用过的离子交换树脂21的处理效率，下面将参照附图说明去除该离子交换树脂21上所吸附的污染物的方法。

所述匣子20中的离子交换树脂21对污染气体的处理效果能持续相当长时间。可是当吸附大量污染物时，需要周期性地将其分离而恢复该离子交换树脂21的效率。依据本发明的优选实施方式，可以使用充满在该腔室1和2内的酸性或碱性水溶液清洗受污染的离子交换树脂21。清洗过程如下：

第一阶段，为了形成如图4所示的状态，水位控制泵60将左侧腔室1内的水溶液通过与形成在各自腔室1和2中的导入或排出口相连的右侧连接管61泵出，并通过左侧连接管62将水溶液排出。通过持续泵送，右侧腔室1中水溶液的水位就会变低，而左侧腔室2中水溶液的水位就会升高，因此，如图4所示，左侧腔室2中的匣子20就会完全浸于水溶液中，并且水溶液从该隔板14上端溢出而流到左侧腔室1中。因此两个腔室1和2中水溶液的水位就会如图4所示的状态而维持恒定水位。此时，由于左侧腔室2的匣子部分完全浸于水溶液中，吸附在左侧腔室2的匣子20中的离子交换树脂21上的污染物将通过水溶液进行分离并且匣子20也得到了清洗。

而且，如图4所示，依据本发明的优选实施方式，当进气管31、31′自进气口30、31′向上设置时，由于左侧腔室2中水溶液的水位升高，所以水溶液通过形成在左侧板13上的左侧进气口30′流入左侧进气管31′中，进而使所述左侧进气管31′内注入与左侧腔室2中水溶液的水位相一致的水溶液。依据本发明的优选实施方式，该进气管制成如字母“T”形，其两端分别与所述腔室1、2的进气口30、30′相连，且其内具有预定量的气体。当清洗所述匣子20时，由于连接到左侧腔室2的左侧进气管31′具有水溶液，所以气体无法供应到所述左侧进气管31′内。因此，处理污染气体仅在设于右侧腔室1的匣子20中执行。

如此，气体的引入与阻隔通过控制水溶液的水位可自动实施，该装置的结构得以简化，从而减小了由装置的复杂化而引起故障的危险性。

如图5所示，在第二阶段，通过停止所述水位控制泵60的运转，水溶液通过连接管61和62流动，其中所述连接管61和62用于水溶液的供给和排放，从而使二个腔室1、2中水溶液的水位保持平衡状态。在该步骤中，二个腔室1和2均可通过进气管31和31′引入气体，设于腔室1和2中的匣子20内的所有离子交换树脂21即可执行废气的处理。依据优选实施方式，如有必要通过图1所示的排水泵80将水溶液排出以更换水溶液时，在本发明的湿气洗涤器的气体处理期间，可以执行水溶液的更换。

如图6所示，在第三阶段中，发生与第一阶段中相反的过程。右侧腔室1中水溶液的水位升到隔板14的上端，从而水溶液溢出，并且水溶液流入左侧腔室2中。但是，该左侧腔室2中水溶液的水位最低。此时，和第一阶段相同，进气管31内的水溶液具有恒定高度，因此气体无法流入到右侧腔室1内。由于吸附于设在该右侧腔室1内的离子交换树脂21上的污染物被分离洗净，因此该离子交换树脂21的效率即可恢复。在该第三阶段中，只在该左侧腔室2内完成气体的处理过程。

第四阶段是清洗本发明的可包括湿气洗涤器90的离子交换洗涤器的过滤器50。如上述，当水溶液从所述湿气洗涤器90循环，并且和水溶液一起的粉末流入该腔室1和2内时，由于所述腔室1和2中水溶液的水位升高，浮游的粉末就会和水溶液一起向所述腔室1和2移动。此时，由于粉末被设在所述腔室1和2中的过滤器50所过滤而无法向所述腔室1和2移动，从而吸附到所述过滤器50的下部。如图7所示，当腔室1中水溶液的水位从最高水位下降时，附着在该过滤器50下表面的粉末95将自然地从该过滤器50上分离而向该腔室1的下部沉积，因此过滤器被自动洗净。

此后，如需更换水溶液，或去除粉末时，可通过如前所述的排水泵80去除粉末。

如前所述，依据本发明具有上述结构的离子交换洗涤器，使用具有高处理效率，而且可半永久性地使用用于去除气体中污染物的离子交换树脂，并通过使用水位控制泵控制水溶液的水位，在分离污染物时使预定量的水溶液可循环使用，以交替清洗设于每个腔室中的匣子内的离子交换树脂，从而使用水量与传统湿气洗涤器相比得到大幅减少。而且，还省去了喷嘴等装置，从而简化了该离子交换洗涤器的结构，减小了由频繁故障所引起的危险性，且提高了处理效率。在实际应用中，在处理气体时，本发明的离子交换洗涤器所使用的水量可以仅为传统湿气洗涤器所使用水量的数百分之一。

而且，在本发明的离子交换洗涤器和传统湿气洗涤器一起使用的实施方式中，传统湿气洗涤器所需清洗水作为水溶液在离子交换洗涤器外壳内循环以向所述湿气洗涤器再供应。由此，用水量得到大幅减少，并且可去除在气体处理工程中所产生的粉末。

虽然详细说明了本发明，应该理解的是，在不脱离本发明的由附属权利要求所限定的精神和范围的前提下，还可以有多种变化、置换和修改。

Claims (7)

1、一种离子交换洗涤器，包括：

外壳；

设于所述外壳内的隔板，将所述外壳的内部空间纵向分割成可注入预定量水溶液的二个腔室，所述分割成的二个腔室的上端部彼此相通；

至少有一个匣子设在所述腔室的上部并装有离子交换树脂；

在所述腔室的外板上且位于安装所述匣子的位置之下，形成有至少一个进气口；

至少有一个进气管连接所述进气口；

至少有一个排气口形成于所述外壳的上板上；

至少有一个导入或排出口形成于所述每个腔室的下部，用以供应或排出水溶液；

至少有一个连接管使所述导入或排出口彼此相连；和

在所述至少一个连接管上安装有至少一个水位控制泵。

2、如权利要求1所述的离子交换洗涤器，其中所述匣子包括：

中板，具有多个突出部，所述突出部至少在一个方向上具有预定长度，且彼此相隔等间隔；

二侧面格子，所述每个侧面格子具有多个筋骨，其中所述筋骨具有预定长度和与所述突出部相同的等间隔；及

离子交换树脂，用以覆盖所述二侧面格子的至少一个外表面，

其中所述二侧面格子连接到所述中板的二侧，使所述多个筋骨不与所述多个突出部直接接触，而是相互交错。

3、如权利要求1所述的离子交换洗涤器，其中所述腔室包括：

设于所述腔室内的过滤器，其位于所述进气口之下，将所述腔室的内部空间分割成上部和下部；

至少一个水溶液出口，位于所述过滤器之上，且位于当所述腔室内的水位受所述水位控制泵调节时而产生的最低水位之下；

至少一个水溶液入口，形成于所述过滤器之下；

所述的离子交换洗涤器还包括：

气体洗涤装置，通过每个导管与所述水溶液出口和所述水溶液入口相连，并使用所述腔室内的水溶液作为循环水；及

循环泵，设于水溶液的循环通路上，以使水溶液可通过所述气体洗涤装置进行循环。

4、如权利要求1所述的离子交换洗涤器，其中所述外壳内包括设于其内下部的倾斜板，其中所述倾斜板使水溶液无法进入由其形成的下部空间，所述水位控制泵设于所述倾斜板的下部空间内。

5、如权利要求1所述的离子交换洗涤器，进一步包括：与所述腔室的下部相连的排水泵，用于将沉淀于所述腔室下部的粉末和所述腔室内的水溶液一起去除。

6、如权利要求1所述的离子交换洗涤器，其中所述外壳下部的容积大于设有所述匣子的所述外壳上部的容积。

7、如权利要求3所述的离子交换洗涤器，进一步包括：与所述腔室的下部相连的排水泵，用于将沉淀于所述腔室下部的粉末和所述腔室内的水溶液一起去除。

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