[发明专利]扁平床及其作为离子交换设备的物料分离方法

说明书

本发明涉及一种作为离子交换设备的扁平床，扁平床用于处理水溶液，所述扁平床由上至下依次包括上盖板、圆形筒体、下盖板，所述上盖板与下盖板均设置进口/出口，所述圆形筒体一端与上盖板通过法兰螺栓连接，所述圆形筒体另一端与下盖板通过法兰螺栓连接，所述圆形筒体与上盖板、下盖板之间均设置密封垫，所述上盖板与圆形筒体之间、下盖板与圆形筒体之间依次设置布水格栅、多孔板、滤布，所述圆形筒体内填充有离子交换树脂，所述水溶液由上盖板的进口/出口进入，先后经过布水格栅、多孔板、滤布、离子交换树脂。本发明还涉及一种扁平床作为离子交换设备的物料分离方法。本发明的扁平床与传统离子交换器相比，杜绝了死角区域，使得再生和冲洗变得更加彻底高效，离子交换能力更稳定，运行费用更低。

技术领域

本发明涉及扁平床，本发明还涉及扁平床作为离子交换设备的物料分离方法。

背景技术

离子交换技术是一种广泛应用的物料分离方法，是指在离子交换容器内，装填一定高度的离子交换树脂，在水或溶液流过时，容器内树脂吸附的阳离子或阴离子与水或溶液中的阳离子或阴离子进行离子交换，以便提取或去除水或溶液中某些离子的过程，是一种属于传质分离过程的单元操作。在除盐水制备、软化水处理、废水处理、湿法冶金、贵重金属分离、有机物提纯、溶剂回收等方面都有大量的应用。

离子交换树脂是一类带有功能基团的不溶性高分子化合物，其结构由高分子骨架、离子交换基团和空穴三部分所组成。离子交换树脂可通过对被交换物质的离子交换和吸附，达到物质的分离、置换、提纯、浓缩、富集等效果。离子交换树脂最重要而可贵的性质，是离子交换反应的可逆性，树脂在应用失效后，可用酸、碱或其它再生剂进行再生，恢复其交换能力，使离子交换树脂能够长期反复地使用。

离子交换容器的种类很多，通常也把离子交换容器称为床，常见的离子交换容器有固定床、移动床、流动床等。离子交换容器一般为立式圆筒结构，树脂自然堆放在容器内，且留有一定的空间便于树脂膨胀清洗。

离子交换反应是在离子交换容器上进行。当水或溶液通过离子交换层时，一段时间后，树脂分为三层，上层失效的树脂为“失效层”，中层正在进行交换的为“交换层”，下层尚未进行交换的为“保护层”。随着交换器运行时间的延长，失效层逐渐增加，工作层不断下降，当工作层下降到保护层极限时，开始出现离子泄露的情况，直到工作层完全失效时，离子交换需进行再生。

从理论上讲，再生剂的有效用量，其总当量数应该与树脂的工作交换容量总当量数相等。但实际上，为了使再生得更快更彻底，成倍使用了高浓度再生液。当再生程度达到要求后又需将其排出，并用冲洗剂（一般为纯水或纯溶剂）将粘附在树脂上的再生剂残液冲洗掉。这样就造成了再生剂用量和冲洗剂用量的成倍增加，通常再生剂容量为2~3倍树脂体积，冲洗剂用量为2~3倍树脂体积，因而在离子交换系统的运行费用中，再生费用占主要部分。另外，交换树脂的再生程度（再生率）与再生剂的用量并不是成直线关系，当再生程度达到一定数值后，即使再增加再生剂用量，也不能显著提高再生程度。因此，为使离子交换技术在经济上合理，一般把再生程度控制在60~80%以下。

而造成再生剂和冲洗剂用量大，再生不彻底的原因之一在于常规离子交换容器内存在过多的死角，再生剂和冲洗剂往往无法高效快速的到达这些死角区域，死角区域的树脂不能和再生剂和冲洗剂进行充分有效的接触，因此这部分树脂的再生和冲洗耗费了大量的再生剂和冲洗剂，有些部分甚至无法完全再生。另一方面，当再生剂到达死角区域而又没有冲洗干净时，又会干扰到设备的正常运行，使得再生后一段时间内运行指标不达标，造成生产运行的不稳定。

发明内容

为了解决上述提到的问题，本发明提供了一种作为离子交换设备的扁平床，通过有效减少床体内部的死角区域，提高再生剂和冲洗剂的利用率，降低再生剂和冲洗剂用量，降低离子交换系统的运行费用；本发明还提供了一种离子交换物料分离方法。