一种双极膜法电再生OH型阴床失效阴离子交换树脂方法与流程

本发明涉及离子交换工艺中再生失效离子交换树脂的方法。

背景技术：

离子交换技术已在石化、轻工业、食品、医药、冶金、原子能、电力和环境保护等领域，涉及国民经济及人民生活的各个方面，都得到广泛的应用。以火力发电厂为例，制备锅炉补给水和凝结水精处理，除了用各种先进的物理化学处理和种种膜技术外，都少不了采用离子交换水处理技术，就必然要使用各种离子交换设备，如阳床、阴床、混床等。这些离子交换设备都填装有离子交换树脂，离子交换树脂在设备运行处理水而失效后都要进行再生操作，使失效离子交换树脂恢复离子交换功能。失效离子交换树脂用化学药剂酸或碱进行再生，称这种再生方法为酸碱化学再生法。

失效离子交换树脂的酸碱化学再生法存在着诸多缺陷，如再生用酸碱利用率低，废酸碱液排放污染环境，再生操作复杂，酸碱被作为危险化学品，要注意安全贮运，劳动条件也不好，因此，人们迫切需要开发一种离子交换树脂再生的新方法。

近年来，我们一直在研究和开发离子交换树脂电再生技术，开拓和扩展了双极膜法电再生技术，从混床离子交换树脂电再生到复床离子交换树脂电再生，特别是oh型阴床离子交换树脂电再生。

oh型阴床除用于化工和制药过程以外，常与h型阳床组成复床进行离子交换脱盐处理。这种离子交换脱盐处理的原理是在于用h型阳床使使盐变成带有h⁺离子的酸，再用oh型阴床oh型离子交换树脂除去酸根，且h⁺和oh^-离子结合而得到脱盐的目的。

近年来，国产双极膜及制备相关膜器的技术日趋成熟，为推广采用双极膜法离子交换树脂电再生创造了有利条件。

本发明的目的是针对现有的离子交换技术存在的不足和缺陷，提供一种在直流电场作用下用双极膜法制备稀碱再生液和稀酸液，用稀碱再生液再生oh型阴床失效离子交换树脂，实现离子交换树脂电再生的目的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种不必外购碱，自行制碱，用低浓度碱再生液，安全方便，对环境友好的电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂方法。

由于传统的oh型阴床失效阴离子交换树脂再生工艺有碱再生液利用率低，废再生液排放污染环境、再生操作复杂，碱液被作为一种危险化工品，要注意安全贮运，劳动条件也不好等诸多缺陷。

1.一种双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂的方法，该方法包括如下步骤，其特征在于：

(1)制备稀盐水：oh型阴床再生前，应制备好稀盐水，稀盐水由纯水加盐制得，要调节盐浓度至设定值，所制得的达设定值浓度的稀盐水，贮存在稀盐水罐中；

(2)制备稀碱再生液：在oh型阴床失效而解列的同时，启动双极膜电渗析器，在直流电场作用下，双极膜电渗析器将水电离为h⁺和oh^-离子，它们分别与稀盐水中的盐分离子结合，由稀盐水直接制得稀碱再生液和稀酸，所制得的稀碱再生液送入贮存罐，供再生树脂时使用；所制得的稀酸送入贮存罐作他用；

(3)反冲：在oh型阴床失效而解列后，由阴床底部进纯水反冲，冲去离子交换树脂层中的细末及污物；

(4)再生：将制得稀碱再生液，从贮存罐送入失效阴床。按顺流方式再生，则稀碱再生液自上而下过阴床树脂层；按逆流再生，则稀碱再生液自下而上流过阴床树脂层；

(5)清洗：为了清除树脂层中残留的再生液及再生产物，再生后，应用纯水清洗，清洗至出水水质符合标准为止。

2.根据权利要求1所述的双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的稀盐水由纯水加化学纯盐制得，所述的盐是氯化钠、硫酸钠、氯化铵或硫酸铵中的一种。

3.根据权利要求1所述的双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的稀碱再生液的质量百分浓度≤8％。

双极膜是一侧为阳膜而另一侧为阴膜，中间夹有催化剂层的复合膜。从微观角度观察，双极膜中间的催化剂层能不断吸水，并在直流电场作用下，使水解离水解离所得的h⁺阳离子与盐mx解离所得的阴离子x^-结合成酸hx，水解离所得的阴离子oh^-与盐mx解离所得的阳离子m⁺结合成碱moh。这些产生的酸碱收集起，备用。

双极膜电渗析器3在外加电源作用下，发生水解离反应，使稀盐溶液反应，生成稀酸液和稀碱再生液，通过泵将稀酸液和稀碱再生液分别送入稀酸液罐和稀碱液罐。在阴极和阳极也发生的电化学反应，应尽量避免对电极产生不良影响。

用双极膜电渗析器3所产生稀碱再生液，可以使oh型阴床失效阴离子交换树脂得到再生；所产生的稀酸做它用。

传统再生工艺中，oh型阴床失效阴离子交换树脂再生所用的烧碱需要采购、运输和贮存等环节，由于烧碱是危险品，必须使用特种设备才能保证各个贮运环节中的安全。还设有烧碱贮存设备，在使用烧碱时，需要使用烧碱计量设备，将贮存的浓烧碱冲稀，进行调配。这是有危险的操作，曾有发生烧碱操作导致人员重大伤亡的案例。所以现有的烧碱再生方法给广大企业的管理者和使用者带来不便，目前尚未有新型技术改变这一局面。

在本发明中，利用双极膜直接制得稀酸液和稀碱再生液，与传统oh型阴床再生工艺不大相同。

本发明所使用的烧碱由双极膜电渗析器3根据再生需要直接制得。根据阴离子交换树脂的再生度要求不同，烧碱浓度也有所不同，这样就简化了树脂再生工艺。制得的烧碱的质量百分浓度最高只有5％，大大增加了安全性。

本发明用双极膜电渗析器3在直流电场作用下，由水解离自行制得碱液，代替外购碱液来再生oh型阴床的传统工艺，提高了oh型阴床失效阴离子交换树脂的再生水平，取消了再生碱液的贮运环节，失效阴离子交换树脂再生操作更为方便，提高了安全水平，对环境友好。

本发明的优点：

1)不必外购碱，用厂用电自行由盐水制碱，无需贮运，一边生产一边使用。

2)用质量百分浓度小于5％的低浓度碱液安全方便，工人劳动条件有所改善。

3)节能减排，离子交换树脂再生费用有所降低。

4)操作有所简化，设备使用费用低，利于推广；

5)本发明产品特别适用于边疆和西部地区等酸碱供应困难的地区；

6)特别适用于火力发电厂或核电厂使用，尤其适合于老厂节能减排技改时使用。

本发明采用当前先进的双极膜技术，来改进传统的oh型阴床再生工艺，尤其适用于在火力发电厂使用。

附图说明

图1是顺流再生时双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂方法的外观示意图。

图2是双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂用双极膜电渗析器示意图。

图3是逆流再生时双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂方法的外观示意图。

图中，1-稀盐水罐；2-极水罐；3-双极膜电渗析器；4-稀酸罐；5-稀碱再生液罐；6-oh型阴床离子交换罐；7-阳极；8-阴膜；9-阳膜；10-双极膜：11-阴极

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行描述：

实施例1

图1是顺流再生时双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂方法的外观示意图。

一种双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备稀盐水：oh型阴床再生前，应制备好稀盐水，稀盐水由纯水加盐制得，要调节盐浓度至设定值，所制得的达设定值浓度的稀盐水，贮存在稀盐水罐中；

(2)制备稀碱再生液：在oh型阴床失效而解列的同时，启动双极膜电渗析器，在直流电场作用下，双极膜电渗析器将水电离为h⁺和oh^-离子，它们分别与稀盐水中的盐分离子结合，由稀盐水直接制得稀碱再生液和稀酸，所制得的稀碱再生液送入贮存罐，供再生树脂时使用；所制得的稀酸送入贮存罐作他用；

(3)反冲：在oh型阴床失效而解列后，由阴床底部进纯水反冲，冲去离子交换树脂层中的细末及污物；

(4)再生：将制得稀碱再生液，从贮存罐送入失效阴床。按顺流方式再生，则稀碱再生液自上而下过阴床树脂层；按逆流再生，则稀碱再生液自下而上流过阴床树脂层；

(5)清洗：为了清除树脂层中残留的再生液及再生产物，再生后，应用纯水清洗，清洗至出水水质符合标准为止。

步骤(1)中所述的稀盐水由纯水加化学纯盐制得，所述的盐是氯化钠、硫酸钠、氯化铵或硫酸铵中的一种。

步骤(2)中所述的稀碱再生液的质量百分浓度≤8％。

顺流再生是指在oh型阴床离子交换罐内再生液的流向自上而下与运行时欲处理液体的流向自上而下相同，即两种流体方向呈顺流。

实施例2

图3是逆流再生时双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂方法的外观示意图。逆流再生时双极膜法电再生oh型阴床失效阴离子交换树脂的方法与顺流再生时大致相同。

逆流再生是指在oh型阴床离子交换罐内再生液的流向自下而上与运行时欲处理液体的流向自上而下相反，即两种流体方向呈逆流。