一種雙極膜法電再生混床離子交換樹脂的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及離子交換水處理脫鹽技術(shù)中再生失效離子交換樹脂的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電去離子和反滲透等多種先進(jìn)脫鹽技術(shù)已在制備初級純水的過程中得到推 廣和使用，但混床離子交換脫鹽仍作為制備純水的精處理設(shè)備在電力、電子、化工、制藥等 領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用著，以火力發(fā)電廠為例，制備鍋爐補(bǔ)給水脫鹽系統(tǒng)中使用電去離子脫鹽 的，只占5~10%，其他的，仍都使用混床離子交換脫鹽，而凝結(jié)水精處理脫鹽系統(tǒng)都設(shè)置有混 床離子交換脫鹽。在混床離子交換器中，一般裝有H型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂和OH型強(qiáng)堿 性陰離子交換樹脂。它們能與水中所含有鹽分的陰、陽離子進(jìn)行離子交換，結(jié)果，水中的鹽 分離子被吸附，最終獲得純水。已失去交換的能力的陰、陽樹脂，要用酸堿化學(xué)藥劑，使其恢 復(fù)交換能力。
[0003] 這種酸堿再生方法存在著諸多缺陷，如再生藥劑利用低，廢液排放污染環(huán)境，再生 過程操作復(fù)雜，酸堿貯運(yùn)不便，設(shè)備腐蝕和勞動條件惡劣等，因此，人們迫切需要開發(fā)不用 酸堿的離子交換樹脂電再生方法。
[0004] 我國專利"離子交換樹脂的電再生的方法及裝置"（ZL96120791. 4)和"復(fù)床離子 交換樹脂電再生裝置"（ZL200420009828. 3)，公開了利用電去離子裝置進(jìn)行離子交換樹脂 電再生的技術(shù)。在開發(fā)這兩種電再生離子交換樹脂技術(shù)時發(fā)現(xiàn)：目前所使用的電去離子裝 置膜堆較小，產(chǎn)水量為lm3/h，電去離子裝置膜堆中所填充的樹脂量僅為10kg，要根據(jù)現(xiàn)有 結(jié)構(gòu)的小膜堆放大制造大膜堆遇到制造上的困難。如制造一次再生250kg樹脂就需要制備 底面積為lm2、高近2m的大型電去離子裝置膜堆。這樣一次靜態(tài)電再生250kg樹脂，才有工 程實(shí)用意義；另外，使再生樹脂在膜間距小于IOmm的間隔中流動，也遇到兩相流流動發(fā)生 樹脂堵塞等問題。
[0005] 我國專利"雙極膜水解離法再生離子交換樹脂的方法及裝置"（ZL02124071.X)，公 開了用雙極膜法再生離子交換樹脂的方法，但實(shí)施該方法時仍然需要再生樹脂在膜間距小 于IOmm的間隔中流動，也遇到兩相流流動發(fā)生樹脂堵塞等問題。樹脂和水的兩相流，流動 不暢，易發(fā)生堵塞或流動不均，因此，兩相流流動發(fā)生樹脂堵塞等問題，影響了離子交換樹 脂的電再生技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。
[0006] 近年來，國產(chǎn)雙極膜已經(jīng)問世，打破了國外生產(chǎn)雙極膜技術(shù)的壟斷。這時，具備了 開發(fā)雙極膜相關(guān)產(chǎn)品的條件。
[0007] 本發(fā)明的目的和任務(wù)是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足與缺陷，提供一種在直流電場作 用下用雙極膜法制得酸堿再生液，并用這種再生液來再生失效混床離子交換樹脂，實(shí)現(xiàn)混 床離子交換樹脂的電再生。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題提供了一種能不用存貯酸堿再生液，對環(huán)境友好，無 排廢的混床離子交換再生的裝置。
[0010] 由于傳統(tǒng)的混床離子交換樹脂再生工藝有污染環(huán)境、操作復(fù)雜、需要貯存酸堿再 生液等諸多缺陷。
[0011] 本發(fā)明是一種雙極膜法電再生混床離子交換樹脂的裝置， ① 雙極膜產(chǎn)酸堿器3:呈板框型，它由多組膜對所組成，每組膜對由一張陰膜9、一張陽 膜10和一張雙極膜11所組成，各個膜之間有隔板，兩端為電極和端板，用多條螺栓固定，壓 緊成整體，具體組裝方式：以一張陰膜、一張陽膜和一張雙極膜配為一組，自左至右從陽極 8開始，依次排列，第一組陰膜9、陽膜10和雙極膜11，再排第二組陰膜9、陽膜10和雙極膜 11，依次重復(fù)排列各組，直至右端最后為陰膜9、陽膜10和陰極12,從而自左至右依次形成 陽極室、稀鹽水室、稀堿再生液室和稀酸再生液室，再形成稀鹽水室、稀堿再生液室和稀酸 再生液室，依次重復(fù)排列相應(yīng)各室，直至右端最后為稀鹽水室、陰極室； ② 貯液罐：由稀酸再生液罐5、稀堿再生液罐4、稀鹽水罐1和極水罐2所組成； ③ 樹脂再生器：對體內(nèi)再生來說，混床中陰樹脂再生部分6供陰樹脂再生，混床中陽樹 脂再生部分7供陽樹脂再生；對體外再生來說，陰樹脂再生罐13和陽樹脂再生罐14供再生 用。
[0012] 雙極膜產(chǎn)酸堿器3中所述的陽極8與陰膜9之間的間距（即陽極室的厚度)，所述的 陰膜9與陽膜10之間的間距，即稀鹽水室的厚度，所述的陽膜10與雙極膜11之間的間距， 即稀堿再生液室的厚度，所述的雙極膜11與陰膜9之間的間距，即稀酸再生液室的厚度，所 述的陰膜9與陰極12之間的間距，即陰極室的厚度，它們的間距< 10mm。
[0013] 在雙極膜法電再生混床離子交換樹脂的裝置中，所述的雙極膜產(chǎn)酸堿器3所用膜 對的數(shù)量< 200對；所述的陽極8是鈦鍍釕材質(zhì)的網(wǎng)或多孔板；所述的陰極12是不銹鋼或 鍍鎳鐵材質(zhì)的多孔板。
[0014] 雙極膜是一側(cè)為陽膜而另一側(cè)為陰膜，中間夾有催化劑層的復(fù)合膜。從微 觀角度觀察，雙極膜中間的催化劑層能不斷吸水，并在直流電場作用下，使水解離H2O H++0『。水解離所得的H+陽離子與鹽MX解離所得的陰離子F結(jié)合成酸HX，水解離所 得的陰離子〇『與鹽MX解離所得的陽離子M+結(jié)合成堿Μ0Η。這些產(chǎn)生的酸堿收集起，備用。
[0015] 雙極膜產(chǎn)酸堿器在外加電源作用下，發(fā)生水解離反應(yīng)，和稀鹽溶液反應(yīng)生成酸再 生液和堿再生液，通過泵將酸再生液和堿再生液收集起來，分別送入稀酸液罐和稀堿液罐。 在陰極和陽極也發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)盡量避免對電極產(chǎn)生不良影響。
[0016] 用雙極膜產(chǎn)酸堿器產(chǎn)生酸堿再生液，可以使混床離子交換樹脂得到再生，在雙極 膜產(chǎn)酸堿器中，水在電場的作用下分離出相同摩爾數(shù)的酸和堿?；齑矘渲偕?，使用后的 廢酸堿中和，重新生成鹽，水中的pH值為中性。不會環(huán)境污染。
[0017] 傳統(tǒng)再生工藝中，混床離子交換樹脂再生所用的酸堿需要采購、運(yùn)輸和貯存等環(huán) 節(jié)，由于酸堿是危險(xiǎn)品，必須使用特種設(shè)備才能保證各個貯運(yùn)環(huán)節(jié)中的安全。還設(shè)有酸堿貯 存設(shè)備，在使用酸堿時，需要使用酸堿計(jì)量設(shè)備，將貯存的濃酸堿沖稀，進(jìn)行調(diào)配。這是有危 險(xiǎn)的操作，曾有發(fā)生酸堿操作導(dǎo)致人員重大傷亡的案例。所以現(xiàn)有的酸堿再生方法給廣大 企業(yè)的管理者和使用者帶來不便，目前尚未有新型技術(shù)改變這一局面。
[0018] 在本發(fā)明中，利用雙極膜直接制得酸和堿再生液，和傳統(tǒng)混床再生工藝不大相同， 中和后的生成鹽可再次回用，減少了排廢。
[0019] 本發(fā)明所使用的酸堿由雙極膜產(chǎn)酸堿器根據(jù)再生需要直接制得。根據(jù)樹脂的再生 度要求不同，酸堿濃度也有所不同，這樣就簡化了樹脂再生工藝。制得的酸堿的質(zhì)量百分濃 度最高只有5%，大大增加了安全性。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)： 1) 稀酸堿再生劑需要多少，生產(chǎn)多少，沒有酸堿再生劑的購置和長期貯運(yùn)問題，濃酸 堿屬危險(xiǎn)的化學(xué)品，要用專人審批購置，要使用特殊的防爆車輛運(yùn)輸，要專門的危險(xiǎn)品庫貯 存，非常不便； 2) 環(huán)