用于树脂总传质系数测量的浅床的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及树脂性能检测领域，特别是设及一种用于树脂总传质系数测量的 浅床。
【背景技术】
[0002] 离子交换树脂在水处理领域需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%左右，用 于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯 水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
[0003] 离子交换树脂主要分为凝胶型树脂和大孔型树脂。凝胶型树脂的高分子骨架在干 燥的情况下，内部没有毛细孔；而在吸水时会溶胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通 常称为显微孔，湿润树脂的平均孔径为2~4nm。运类树脂较适合用于吸附无机离子。大孔 型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微 孔。大孔型树脂并存有微细孔和大网孔，润湿树脂的孔径达100~500nm，而孔道的表面积 可W增大到超过l〇〇〇m2/g。运不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的 路程，还增加了许多链节活性中屯、，通过分子间的范德华引力产生分子吸附作用，能够像活 性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大其功能。
[0004] 离子交换过程除了受树脂自身性质影响外，还与交换过程有关。离子交换过程 主要分为W下几个步骤：（1)水中的离子在水溶液中向树脂颗粒表面的扩散，即到达边界 水膜层；（2)离子通过边界水膜的扩散；（3)离子在树脂颗粒网孔内的扩散；(4)溶液中离 子和交换基团上的离子进行交换；（5)交换基团上的离子在树脂颗粒网孔内向颗粒表面扩 散；(6)交换基团上的离子通过边界水膜的扩散；(7)交换基团上的离子从树脂表面边界水 膜向水溶液的扩散。
[0005] 离子交换过程必须相继通过W上几个步骤，其中消耗大部分时间的步骤称为速度 控制步骤。通过测定树脂的总传质系数可W有效的判断离子交换过程的速度控制步骤，能 够为离子交换器的设计和操作提供必要的基础数据。
[0006] 但是，目前还没有能够简便易行的测定树脂总传质系数的设备。
【发明内容】
[0007] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于树脂总传质系数测量的浅床设备，采 用该浅床，能够方便的测定树脂总传质系数。
[0008] 一种用于树脂总传质系数测量的浅床，包括固定在一起的进水装置、连接装置和 出水装置，所述连接装置内设有容纳树脂的树脂空腔，所述进水装置内设有与树脂空腔连 通的进水通道，所述出水装置内设有与树脂空腔连通的出水通道，且所述树脂空腔与进水 通道和出水通道之间均设有隔离网。
[0009] 利用上述浅床进行树脂总传质系数测量的原理如下：
[0010] 离子交换树脂在浅床中的传质过程为： (I) 阳〇1引式中：（c-c\一 A t时刻内，该交换过程的平均推动力，mol/m3;
[0013] C-进出浅床料液的平均浓度，mol/m3;
[0014] C -树脂相总平均浓度，mo 1 /m3;
[0015] C*-与树脂相总平均浓度e呈平衡的液相浓度，mol/m3;
[0016] Kfa-W液相推动力表示的总传质系数，h 1。
[0017] 在操作过程中，A t时间内流出液的体积为
[0018] AV = q ? At 似
[0019] 式中：q-料液的体积流量，mVh ;
[0021] 浅床的物料衡算式为：
[0022] 如么 C C-C:) 《斗）； 阳02；3] 式中：x-浅床中的树脂量，m3;
[0024] Cl-进入浅床前料液的离子浓度，mol/m3; 阳0巧]C2-离开浅床后料液的离子浓度，mol/m3;
(5)
[0027] 故由式（1)、式（4)和式（5)可推出总传质系数表达式
(6)
[0029] 因此，本实用新型的浅床装置中，通过将少量粒度均匀的规则球形树脂放置在浅 床的树脂空腔中，两端W隔离网构件固定其位置，令一浓度为Cl的高速恒流料液通过浅床， 通过对流出曲线进行积分，可求出C2,而q、X和Cl均为已知，而C*可W从离子交换等溫线 求得，因此可求得该树脂的总传质系数。
[0030] 在其中一个实施例中，所述树脂空腔的直径大于所述进水通道和出水通道的直 径。便于料液快速均匀流过树脂，促进反应达到平衡。
[0031] 在其中一个实施例中，所述进水通道和所述树脂空腔形成锥形通道。即在浅床内 部采用锥形的设计，具有较好的促进料液快速均匀流过树脂的效果。
[0032] 在其中一个实施例中，所述出水通道和所述树脂空腔形成锥形通道。即在浅床内 部采用锥形的设计，具有较好的促进料液快速均匀流过树脂的效果。
[0033] 在其中一个实施例中，所述进水装置、连接装置和出水装置上均设有法兰凸缘盘， 所述法兰凸缘盘上设有对应的连接孔，通过该连接孔和固定件将进水装置、连接装置和出 水装置固定安装。该浅床采用法兰式的连接，便于安装和拆卸，W达到快速更换测量用树脂 的目的。
[0034] 在其中一个实施例中，所述进水装置、连接装置和出水装置的法兰凸缘盘密封面 之间设有垫片。进一步提高了浅床的密封性。
[0035] 在其中一个实施例中，所述垫片为聚四氣乙締垫片。具有密封效果好，耐腐蚀的特 点。
[0036] 在其中一个实施例中，所述隔离网为不诱钢网。能够尽量避免反应过程中产生的 酸性溶液或碱性溶液腐蚀而影响测量结果。
[0037] 本实用新型的一种用于树脂总传质系数测量的浅床，通过将少量粒度均匀的规则 球形树脂放置在浅床中，两端W隔离网构件固定其位置，令一已知浓度的高速恒流料液通 过浅床，即可求得该树脂的总传质系数，具有简便易行的特点。
[0038] 并且，该浅床还采用法兰式的连接，便于安装和拆卸，能够快速、自由更换浅床内 装填的树脂，从而达到研究不同种类树脂的总传质系数的目的。
【附图说明】
[0039] 图1为实施例1的浅床结构示意图；
[0040] 图2为实施例1中浅床的进水装置或出水装置结构示意图；
[0041] 图3为实施例1中浅床的连接装置结构示意图。
[0042] 图4为实施例1中测量系统各部件连接关系示意图； 阳0创其中：100.料液罐；200.浅床；210.进水装置；211.进水通道；220.连接装置； 221.树脂空腔；230.出水装置；231.出水通道；240.隔离网；300.流量计；400.水累；500. 取样阀；600.水浴装置；700.回水阀；800.稳压管。
【具体实施方式】
[0044] 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描 述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可WW许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供运些实施例的目的是使对本实用新型的 公开内容的理解更加透彻全面。
[0045] 需要说明的是，当元件被称为"固定"于另一个元件，它可W直接在另一个元件上 或者也可W存在居中的元件。当一个元件被认为是"连通"另一个元件，它可W是直接连通 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0046] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。 阳047] 实施例1
[0048] 一种用于树脂总传质系数测量的浅床，如图1所示，该浅床200包括固定在一起的 进水装置210、连接装置220和出水装置230。
[0049] 所述连接装置220内设有容纳树脂的树脂空腔221，所述进水装置210内设有与树 脂空腔221连通的进水通道211，所述出水装置230内设有与树脂空腔221连通的出水通 道231，且所述树脂空腔221与进水通道211和出水通道231之间均设有隔离网240 (优选 31化不诱钢网）。
[0050] 在本实施例中，上述树脂空腔221的直径大于所述进水通道211和出水通道231 的直径，并且，所述进水通道和所述树脂空腔形成锥形通道，所述出水通道和所述树脂空腔 形成锥形通道，即在浅床内部采用锥形的设计，便于料液快速均匀流过树脂，使反应达到平 衡。
[0051] 在本实施例中，如图2-3所示，所述进水装置210、连接装置220和出水装置230上 均设有法兰凸缘盘，所述法兰凸缘盘上设有对应的连接孔，通过该连接孔和固定件将进水 装置210、连接装置220和出水装置230固定安装。该浅床采用法兰式