[发明专利]树脂总传质系数测量方法和系统有效

专利信息
申请号: 201510728371.6 申请日: 2015-10-29
公开(公告)号: CN105372413A 公开(公告)日: 2016-03-02
发明(设计)人: 范圣平;曹顺安;胡新荣;张芮源;苏伟;陈天生;刘世念;付强;钱艺华;牛勇 申请(专利权)人: 广东电网有限责任公司电力科学研究院;武汉大学
主分类号: G01N33/44 分类号: G01N33/44
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 李海恬;万志香
地址: 510080 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 树脂 传质 系数 测量方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及树脂性能检测领域,特别是涉及一种树脂总传质系数测量方法和系统。

背景技术

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。

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。这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,而孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这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心,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。

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以下几个步骤:(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。

离子交换过程必须相继通过以上几个步骤,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以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。

但是,目前还没有能够简便易行的测定树脂总传质系数的方法和系统。

发明内容

基于此,有必要针对上述问题,提供一种树脂总传质系数测量方法和系统,采用该测量方法,能够方便的测定树脂总传质系数。

一种树脂总传质系数测量方法,包括以下步骤:

将树脂放置在浅床中,以离子浓度为c1的料液均匀流过树脂,使离子交换反应达到平衡状态,获取流经树脂后料液的离子浓度c2和料液的体积流量q;

根据离子交换等温线,获取该离子与树脂相总平均浓度呈平衡的液相浓度c*;

将上述得到的数据带入下式,计算得到树脂总传质系数Kfa

Kfa=2qx·c1-c2(c1-c*)+(c2-c*)]]>

式中:

Kfa为以液相推动力表示的总传质系数,单位为h-1

q为料液的体积流量,单位为m3/h;

x为树脂量,单位为m3

c1为流经树脂前料液的离子浓度,单位为mol/m3

c2为流经树脂后料液的离子浓度,单位为mol/m3

c*为与树脂相总平均浓度呈平衡的液相浓度,单位为mol/m3

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