[发明专利]一种多柱串联自控离子交换装置及方法

权利要求书

1.一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：包括三个以上的串联的首尾管路连通的交换柱，在相邻的两个交换柱之间设有串联自控开关阀和串联泵，每个交换柱入口管线分别连通交换液进料的管路和水洗进料的管路，所述交换液进料的管路上靠近交换柱入口处分别设有交换入口自控开关阀，所述水洗进料的管路上靠近交换柱入口处分别设有水洗入口自控开关阀，每个交换柱出口管线分别连通交换液出料的管路和水洗出料的管路，所述交换液出料的管路上靠近交换柱出口处分别设有交换出口自控开关阀，所述交换液出料的管路上靠近交换柱出口处分别设有水洗出口自控开关阀。

2.根据权利要求1所述的一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：所述交换液进料的管路依次连接交换流量变送器、交换换热器、交换变频泵、交换溶液储罐；所述水洗进料的管路依次连接水洗流量变送器、水洗换热器、水洗变频泵、净水储罐。

3.根据权利要求1所述的一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：所述交换液出料的管路依次连接交换出口压力变送器、交换出口背压阀和交换后液收集罐；所述水洗出料的管路依次连接水洗出口压力变送器、水洗出口背压阀和水洗后液收集罐。

4.根据权利要求1所述的一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：串联泵为变频泵。

5.根据权利要求1所述的一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：每个交换柱上设有上中下三个固体取样口，所述交换柱外周设有夹套保温。

6.根据权利要求1所述的一种多柱串联自控离子交换装置，其特征在于：交换柱入口管线位于交换柱下部，交换柱出口管线位于交换柱上部。

7.一种多柱串联自控离子交换方法，其特征在于：采用权利要求1～6任意一项所述的装置，包括以下步骤：

①将交换柱装满待交换样品，交换柱进口的锥段填入小瓷球；

②将配制好的金属盐溶液交换液通过交换变频泵以24L/h的流速经过交换换热器预热至95℃，从交换入口自控开关阀进入交换柱，经过串联自控开关阀和串联泵进入下几个交换柱，由最后一个进行交换的交换柱的交换出口自控开关阀进入交换后液收集罐，调节交换出口背压阀为0.3MPa，由交换流量变送器将流量信号送至计算机，由计算机输出调频信号以给定的流量参数为目标调节变频泵的输出量，交换过程中每隔20min从第一个进行交换的交换柱出口取样检测溶液中的金属阳离子浓度；

③当交换溶液金属阳离子浓度接近交换液储罐中金属盐，但含有少量的被交换金属离子时，第一个交换柱退出交换，同时最后增加一个进入本次交换的交换柱，保证正在交换的交换柱数量不变，并以第一个交换柱整个交换时间设定为交换自动切换时间，新鲜的金属盐溶液交换液自动切换至相邻的下一个交换入口自控开关阀进入交换柱，经过串联自控开关阀和串联泵进入下几个交换柱，最后由最后一个进行交换的交换柱的交换出口自控开关阀进入交换后液收集罐，同时净水通过水洗变频泵以24L/h的流速经过水洗换热器预热至95℃，从水洗入口自控开关阀进入退出交换的交换柱，由退出交换的交换柱水洗出口自控开关阀进入水洗后液收集罐，调节水洗出口背压阀为0.3MPa，水洗过程中每隔20min从交换柱出口取样检测溶液中的金属阳离子浓度；当水洗溶液金属阳离子浓度接近于零时，交换柱退出水洗，以交换柱整个水洗时间设定为水洗自动切换时间，然后进行卸料、装填新料待交换。

8.根据权利要求7所述多柱串联自控离子交换方法，其特征在于：所述交换液金属盐溶液中金属离子选自钡离子或钾离子，浓度为25g/L。

9.根据权利要求7所述多柱串联自控离子交换方法，其特征在于：所述被交换金属离子选自钠离子。