[实用新型]一种小型连续离子交换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及离子交换领域，具体涉及一种小型连续离子交换装置。

背景技术

离子交换是通过阴、阳离子交换树脂对溶液中的各种阴、阳离子进行置换的一种传统净化工艺，离子交换装置在食品、医药和水处理等行业应用非常普遍。

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料，在溶液中能够将自身的离子与溶液中带同种电荷的离子进行交换，按照交换基团性质的不同，离子交换树脂可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。使用时，通常将离子交换树脂填充在玻璃管内形成填料柱，需要进行净化的溶液流经填料柱，与离子交换树脂进行离子交换，达到净化的目的。

由于离子交换作用是可逆的，因此，用过的离子交换树脂可以用适当浓度的无机酸或者碱进行洗涤，可以恢复到初始状态而重复使用，这一过程即为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗再升，阴离子交换树脂可以氢氧化钠等溶液处理，进行再生。

目前，对工业化生产中的大型离子交换装置研究较多，技术也较为成熟，但对实验室用的一些小型离子交换装置研究较少，市面上的一些小型离子交换装置不是价格太贵，就是使用不方便，或多或少都存在一些缺陷。

授权公告号为CN202497741U的实用新型公开了一种多段层析柱，包括主储液瓶、与主储液瓶相连的多个副储液瓶，主储液瓶和多个副储液瓶的底部均设有节流阀，主储液瓶与副储液瓶之间、副储液瓶与副储液瓶之间均设有填料柱，填料柱下方均设有T形三通管，每个T形三通管上均设有三通阀，每个副储液瓶上均设有溶剂注入口，最末一个副储液瓶的下方设有末段填料柱，末段填料柱的下端设有阀门。

该实用新型能够实现多次离子交换，但是所有填料柱在竖直方向上依次线性排列，限制了填料柱的个数，同时，不便于填料柱的再生。

实用新型内容

本实用新型提供了一种小型连续离子交换装置，可以根据需要选择离子交换单元的个数，结构简单，能够自动连续进行多级离子交换，操作方便。

一种小型连续离子交换装置，包括至少两个依次串联的离子交换单元，每个离子交换单元包括填料柱和盛液容器，其中填料柱带有顶部的进液口和底部的出液口，盛液容器处在填料柱上方且与填料柱的进液口相连通；所有离子交换单元的高度依次递减，且相邻两个离子交换单元中，高度较高的离子交换单元的出液管与高度较低的离子交换单元的盛液容器相连通。

离子交换单元的个数可以依据需要进行选择，离子交换单元中的溶液在重力作用下，自动由高度较高的离子交换单元流动至高度较低的离子交换单元，不需要额外的动力设备，实现了节能，同时降低了操作的难度。

可以设置支架，将所有的离子交换单元固定在支架上，待净化的溶液由高度最高的离子交换单元的盛液容器开始进料，经过该离子交换单元的填料柱的净化后，依靠自身重力的作用流入相邻的高度较低的离子交换单元的盛液容器中，并进入相应离子交换单元的填料柱中进行净化，依此类推，实现多级连续的离子交换分离。

作为优选，同一离子交换单元中，盛液容器与填料柱的进液口之间通过带有进料阀的管路相连通。所述填料柱的底端还连通有清洗管，填料柱的出液管以及清洗管分别设有控制阀。

对于高度最高的离子交换单元来说，通过调节进料阀以及填料柱的出液管上的控制阀的开度，控制该离子交换单元中进料和出料的平衡，后续的所有离子交换单元的进料阀和出料阀可以完全打开。

填料柱底端的清洗管主要用于再生，再生时，对于某一离子交换单元来说，关闭填料柱出液管上的控制阀，打开清洗管上的控制阀以及进料阀，经由盛液容器向填料柱中注入淋洗液，淋洗液与填料柱进行离子交换后，由清洗管排出。

作为优选，所述盛液容器为分液漏斗。相邻两个离子交换单元中，高度较高的离子交换单元的出液管悬置在高度较低的离子交换单元的盛液容器的入口上方。

带净化的溶液经高度较高的离子交换单元的出液管滴至高度较低的离子交换单元的盛液容器的入口上方，通过控制溶液的滴速，便于在一定程度上控制溶液与填料柱中的填料层进行离子交换的速度。

作为优选，同一离子交换单元中，出液管的最高处高于填料柱中填料层的顶面，且低于填料柱的进液口。

出液管的最高处高于填料柱中填料层的顶面，可以有效防止填料柱中填料层的干涸，延长填料柱的使用寿命。

作为优选，相邻两个离子交换单元中，高度较低的离子交换单元的盛液容器的入口高度对应于高度较高的离子交换单元的填料柱中部。确保相邻的两个离子交换单元具有足够的高度差。