CN103304004A

CN103304004A - 浮动床混合离子交换器

Info

Publication number: CN103304004A
Application number: CN2013101914621A
Authority: CN
Inventors: 陈龙; 朱兴宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开了一种浮动床混合离子交换器，包括罐体、进水口和出水口，进水口设在罐体底部，出水口设在罐体顶部。通过将进水口设在罐体底部，将出水口设在罐体顶部，这样待处理的工业水先与强酸阳离子交换树脂发生反应：RH+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃，产生的酸性水改善了后续的离子交换反应，制得合格的二级除盐水；罐体内上部、中部和下部的树脂均参与反应，延长了混床运行的周期、提高了周期制水量，提高了出水水质；由于工业水从罐体底部进入，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂处于悬浮状态，增大了工业水与树脂的接触面，充分发挥了树脂的交换能力，提高了交换效果，增加了设备运行流速，提高了产水量。适用于工业水处理。

Description

浮动床混合离子交换器

技术领域

本发明涉及一种工业净化水处理设备，特别涉及浮动床混合离子交换器。

背景技术

目前，工业一般采用固定床阴、阳混合离子交换器（简称混床）来处理工业水，所述混床内装填阴离子交换树脂和阳离子交换树脂，并混合好，可看作是由无数阴离子交换树脂和阳离子交换树脂(简称树脂)交错排列。含阴、阳离子的工业水从所述混床的上部进入，所述阴、阳离子在所述混床内被树脂交换，从而在所述混床的下部得到高纯度水。当所述混床运行一段时间树脂失效后，需用碱、酸再生液分别对阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行再生，使树脂恢复交换能力。但所述混床存在以下问题：

由于所述阴离子交换树脂的比重小，阳离子交换树脂的比重大，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂容易混合不均匀（混床内上部阴离子交换树脂占较多比例，底部阳离子交换树脂占较多比例），从而导致所述混床内上部为强碱性阴离子交换树脂，下部为强酸性阳离子交换树脂，这样，待处理的工业水中的阴、阳离子首先和强碱阴离子交换树脂接触。但由于待处理的工业水大多为中性或微碱性（主要含钠离子和碳酸氢根、硅酸根等），而HSiO₃离子与所述强碱阴离子交换树脂反应生成NaOH（具体反应式为：ROH+NaHSiO₃=RHSiO₃+NaOH），所以这样的离子交换反应几乎不可能进行；这样，所述NaHSiO₃直接进入混床中部，与中部的强酸阳离子交换树脂发生离子交换反应：RH+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃，生成的H₂SiO₃与强碱阴离子交换树脂发生离子交换反应：ROH+H₂SiO₃=RHSiO₃+H₂O；但由于混床上部的阴离子交换树脂没有充分发挥作用，所以必然还有一些NaHSiO₃和H₂SiO₃进入到混床下部，它们与混床下部的强酸阳离子交换树脂反应：RH+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃，这样就导致出水中含有H₂SiO₃，从而使得净化后的水显酸性，电导率也升高，并使得混床出水水质恶化。同时，由于真正能发生离子交换作用的仅仅是混床中间那一部分的混合均匀的树脂，所以树脂利用率较低，这样就使得混床运行周期短、周期制水量下降、出水水质恶化。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种出水水质好、运行周期长、周期制水量高且产水量大的浮动床混合离子交换器。

为了实现以上目的，本发明提供的一种浮动床混合离子交换器，包括内部填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的罐体、进水口和出水口，所述进水口设置在所述罐体的底部，所述出水口设置在所述罐体的顶部。通过将所述进水口设置在所述罐体的底部，并将所述出水口设置在所述罐体的顶部，这样，待处理的工业水先与罐体底部的强酸阳离子交换树脂发生反应：RH+NaHSiO₃= RNa+H₂SiO₃，产生的酸性水改善了后续中罐体中部混合树脂和上部强碱阴离子交换树脂的离子交换反应，制得合格的二级除盐水；罐体内上部、中部和下部的树脂均参与反应，延长了混床运行的周期、提高了周期制水量，提高了出水水质；由于工业水从罐体底部进入，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂处于悬浮状态，增大了工业水与树脂的接触面，充分发挥了树脂的交换能力，提高了交换效果，增加了设备运行流速，提高了产水量。

在上述方案中，所述罐体上部对应所述出水口的位置设有上水帽安装板，所述上水帽安装板上设有上水帽。加设的上水帽避免了出水将树脂带出罐体且出水均匀；同时，所述上水帽能使再生碱液充分与树脂接触。

在上述方案中，所述罐体下部对应所述进水口的位置设有下水帽安装板，所述下水帽安装板上设有下水帽。加设的下水帽能使待处理的工业水充分与树脂接触，也能使再生酸液充分与树脂接触；同时，加设的下水帽能有效地避免进水将树脂冲散。

在上述方案中，所述上水帽的帽头向下布置，所述下水帽的帽头向上布置。

在上述方案中，所述罐体中部设有排水口。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、通过将所述进水口设置在所述罐体的底部，并将所述出水口设置在所述罐体的顶部，这样，待处理的工业水先与罐体底部的强酸阳离子交换树脂发生反应：RH+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃，产生的酸性水改善了后续中罐体中部混合树脂和上部强碱阴离子交换树脂的离子交换反应，制得合格的二级除盐水；罐体内上部、中部和下部的树脂均参与反应，延长了混床运行的周期、提高了周期制水量，提高了出水水质；由于工业水从罐体底部进入，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂处于悬浮状态，增大了工业水与树脂的接触面，充分发挥了树脂的交换能力，提高了交换效果，增加了设备运行流速，提高了产水量。

2、加设的上水帽避免了出水将树脂带出罐体且出水均匀；同时，所述上水帽能使再生碱液充分与树脂接触。

3、加设的下水帽能使待处理的工业水充分与树脂接触，也能使再生酸液充分与树脂接触；同时，加设的下水帽能有效地避免进水将树脂冲散。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图。

图中，罐体1，进水口2，出水口3，上水帽安装板4，上水帽5，下水帽安装板6，下水帽7，排水口8，进口管9，进水口阀9a，树脂分层水进口阀9b，下部排水口阀9c，酸液进口阀9d，出口管10，出水口阀10a，上部排水口阀10b，碱液进口阀10c，进冲洗液口阀10d。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种浮动床混合离子交换器，包括内部填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的罐体1、进水口2和出水口3，所述进水口2设置在所述罐体1的底部，所述出水口3设置在所述罐体1的顶部。通过将所述进水口2设置在所述罐体1的底部，并将所述出水口3设置在所述罐体1的顶部，这样，待处理的工业水先与罐体1底部的强酸阳离子交换树脂发生反应：RH+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃，产生的酸性水改善了后续中罐体1中部混合树脂和上部强碱阴离子交换树脂的离子交换反应，制得合格的二级除盐水；罐体1内上部、中部和下部的树脂均参与反应，延长了混床运行的周期、提高了周期制水量，提高了出水水质；由于工业水从罐体1底部进入，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂处于悬浮状态，增大了工业水与树脂的接触面，充分发挥了树脂的交换能力，提高了交换效果，增加了设备运行流速，提高了产水量。

上述罐体1上部对应所述出水口3的位置设有上水帽安装板4，所述上水帽安装板4上设有上水帽5。加设的上水帽5避免了出水将树脂带出罐体且出水均匀；同时，所述上水帽5能使再生碱液充分与树脂接触。所述罐体1下部对应所述进水口2的位置设有下水帽安装板6，所述下水帽安装板6上设有下水帽7。加设的下水帽7能使待处理的工业水充分与树脂接触，也能使再生酸液充分与树脂接触；同时，加设的下水帽7能有效地避免进水将树脂冲散。所述上水帽5的帽头向下布置，所述下水帽7的帽头向上布置。所述罐体1中部设有排水口8。

本发明的工作过程如下：

待处理的工业水从所述进水口2进入罐体1底部后，首先与罐体1底部的强酸阳离子交换树脂发生离子交换反应：RH(阳树脂)+NaHSiO₃=RNa+H₂SiO₃；反应后的出水呈酸性，改善了水的化学工况，有利于下一步与中部混合树脂和上部的强碱阴离子交换树脂发生离子交换反应；中部混合树脂的离子交换反应为：RH+ROH(阴树脂)+NaHSiO₃=RNa+RHSiO₃+H₂O；上部的强碱阴树脂的发生离子交换反应为:ROH+H₂SiO₃=RHSiO₃+H₂O。这样，从所述出水口3净化出的水为中性。

本发明的树脂再生过程如下：

1、树脂分层：从所述进水口2进水，控制水流速，利用阴离子交换树脂与阳离子交换树脂的比重差把阴离子交换树脂和阳离子交换树脂分离，上部为阴离子交换树脂，下部为阳离子交换树脂，分层完毕后再进行树脂沉降和排水。

2、树脂再生：再生酸液从罐体1底部的进水口2进入，对罐体1下部的阳离子交换树脂进行再生，然后从罐体1中部的排水口8排出；再生碱液从罐体1顶部的出水口3进入，对罐体1上部的阴离子交换树脂进行再生，然后从罐体1中部的排水口8排出；再生完毕后，用除盐水进行置换罐体1内残留的废酸、碱液。

3、树脂混合：向罐体1底部的进水口2通入压缩空气，使树脂混合均匀即可。

对于运行流速为110~130m³/h的高流速交换器采用体外再生，对应地在罐体1的顶部和底部分别加设树脂输入口和树脂输出口。

在实际生产过程中，可在所述进水口2处加设进口管9，并在所述进口管9上加设进水口阀9a、树脂分层水进口阀9b、下部排水口阀9c、酸液进口阀9d和进压缩空气口阀（酸液进口阀9d和进压缩空气口阀通过三通连通）；还可在所述出水口3出加设出口管10，并在所述出口管10上加设出水口阀10a、上部排水口阀10b、碱液进口阀10c和进冲洗液口阀10d。通过控制上述各阀的开关以实现本交换器的正常工作。

本发明通过将所述进水口2设置在所述罐体1的底部，并将所述出水口3设置在所述罐体1的顶部，这样，待处理的工业水先与罐体1底部的强酸阳离子交换树脂发生反应：RH+NaHSiO₃= RNa+H₂SiO₃，产生的酸性水改善了后续中罐体1中部混合树脂和上部强碱阴离子交换树脂的离子交换反应，制得合格的二级除盐水；罐体1内上部、中部和下部的树脂均参与反应，延长了混床运行的周期、提高了周期制水量，提高了出水水质；由于工业水从罐体1底部进入，所以阴离子交换树脂和阳离子交换树脂处于悬浮状态，增大了工业水与树脂的接触面，充分发挥了树脂的交换能力，提高了交换效果，增加了设备运行流速，提高了产水量。适用于工业水处理。加设的上水帽5避免了出水将树脂带出罐体且出水均匀；同时，所述上水帽5能使再生碱液充分与树脂接触。加设的下水帽7能使待处理的工业水充分与树脂接触，也能使再生酸液充分与树脂接触；同时，加设的下水帽7能有效地避免进水将树脂冲散。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种浮动床混合离子交换器，包括内部填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的罐体、进水口和出水口，其特征在于，所述进水口设置在所述罐体的底部，所述出水口设置在所述罐体的顶部。

2.根据权利要求1所述的浮动床混合离子交换器，其特征在于，所述罐体上部对应所述出水口的位置设有上水帽安装板，所述上水帽安装板上设有上水帽。

3.根据权利要求1或2所述的浮动床混合离子交换器，其特征在于，所述罐体下部对应所述进水口的位置设有下水帽安装板，所述下水帽安装板上设有下水帽。

4.根据权利要求3所述的浮动床混合离子交换器，其特征在于，所述上水帽的帽头向下布置，所述下水帽的帽头向上布置。

5.根据权利要求3所述的浮动床混合离子交换器，其特征在于，所述罐体中部设有排水口。