[发明专利]混合床树脂的再生

说明书

背景技术

本发明涉及使用混合床分离器的水处理。具体地，本发明涉及以最少的交叉污染使混合床分离器中的阳离子和阴离子树脂再生。

离子交换树脂广泛地用在不同的分离、纯化和去污工艺中。常见的实例为水软化和水纯化。树脂通常以包含阴离子树脂和阳离子树脂两者的混合床用在工作容器中，水通过所述工作容器进行离子交换以除去污染物。使用离子交换树脂通常是使用天然或人造沸石的替代方案。

所述树脂通常以由适当的有机聚合物例如聚苯乙烯磺酸盐制成的小珠(大约0.5-1mm的直径)的形式形成不溶性基体或支持结构体。通常，树脂珠是多孔的以提供高的表面积。在由离子树脂床进行的离子交换过程中，在珠表面上捕获离子与同时释放其它离子一起发生。

在离子交换中使用的阴离子树脂是强或弱碱性的，以吸引带负电的阴离子。阳离子树脂是强或弱酸性的，以吸引带正电的阳离子。

在离子交换过程中，所述树脂珠必须周期性地再生，因为它们变为饱和的。阴离子树脂的再生典型地包括用强碱性溶液例如含水氢氧化钠处理树脂珠。阳离子树脂的再生典型地用强酸性溶液例如盐酸或硫酸进行。在再生期间，使再生溶液通过树脂珠，且捕获的离子通过与再生性化学品结合而释放，从而恢复树脂的交换容量。

混合床树脂包括在工作容器中相互混合的阳离子树脂和阴离子树脂两者。当需要再生时，必须将阳离子树脂珠与阴离子树脂珠分离，然后各自用相应的再生性酸性或碱性化学品分开地进行再生。用于混合床再生的已知工艺一直包括将混合床树脂从工作容器输送到专用的分离柱子，例如相对小直径的高的柱子，其可具有约四米的圆柱高度以容纳约两米的混合树脂床(100％自由空间)。在该柱子中，向上通过混合介质床的水的反冲(backflush)将导致密度较小的阴离子树脂珠上升到阳离子树脂珠上方，从而形成与阳离子层分离且在其上方的阴离子层。

在本发明之前，阳离子和阴离子树脂的再生然后通过若干种不同的工艺实现。在一种工艺中，阴离子和阳离子层通过如下而同时再生：使碱性溶液向下通过阴离子层，与此同时引导酸性溶液向上通过阳离子层。将由相应的离子树脂层的再生所废弃的两种再生性化学品通过在所述两层之间的界面水平处的一个或多个出口端口引出所述柱子。然后，将阴离子和阳离子树脂清洗并在树脂返回到工作容器时再次混合。该方法的使用一直导致在阳离子树脂层和阴离子树脂层之间的界面或分离平面的上方和下方的显著的树脂交叉污染区域。所述交叉污染使得混合床树脂在工作容器中在除去污染物方面是较不有效的。

另一现有技术方法是如上所讨论的使用水反冲在一个柱子中分离阴离子和阳离子树脂，但是然后将所述两层单独地转移到两个不同的柱子中，在两个柱子中将阳离子和阴离子树脂以很少的交叉污染(正常不超过约0.2％)分开地再生。通过取出阳离子和阴离子层，在所述界面处和邻近所述界面的混合区被故意地留在分离柱子中。所述混合区典型地包括约20-30cm高度的区域。一旦将阳离子和阴离子树脂分开地再生，就将它们混合和/或输送回到工作容器。

在以上描述的三柱系统的变体中，还已经使用两柱系统，其中阴离子树脂层在再生到第二柱子之前被移除、然后在第二柱子中再生，同时阳离子层保留在分离柱子中且在该柱子中再生。在分开的再生之后，然后将两种树脂在第二柱子中混合并且然后输送回到工作容器。同样，交叉污染的层被留在分离柱子中。

专利No.4,191,644描述了和以上工艺类似的工艺。

阴离子和阳离子树脂的单柱再生是效率低的，其中当返回到工作容器时大约10％的交叉污染物残留在树脂床中。包括两个或三个单独柱子的再生在制造清洁再生树脂方面更有效得多，但是更昂贵得多。采用仅使用单个柱子实现高效的再生的工艺将是合乎需要的。

发明内容

本发明使用单个柱子以与上述的更复杂且昂贵的两柱和三柱系统的水平特性相当的非常低的交叉污染水平分离和再生阳离子树脂和阴离子树脂两者。

在本发明的工艺中，将混合床树脂转移到单个分离/再生柱子。在该柱子中，首先使用反冲(向上流动的)水分离混合床树脂，以将所述床分成两个充分分层的阳离子和阴离子层。将再生用酸例如HCl配送通过阳离子层，同时将碱例如NaOH配送通过上方的阴离子层。在所述两层之间的界面处收集废弃的酸性和碱性再生液体并且将其从所述柱子中除去。优选地，然后采用水清洗步骤，其可引导向下通过阴离子层和向上通过阳离子层。

接着，将充分再生的顶部阴离子层(其为该层的大部分)转移回到工作容器，且将充分再生的底部阳离子层转移回到工作容器。将所述两层在工作容器内进行混合。