[发明专利]用于液流处理的离子交换系统

说明书

本发明公开一种离子交换系统，用于从待处理液流中提取或去除离子，包括至少一个离子交换单元，所述离子交换单元包括：依次排列的阴极、阳离子交换膜、阴离子交换膜和阳极；阴极室，位于所述阴极与所述阳离子交换膜之间，包括两个开口；离子交换室，位于所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间，包括两个开口，所述离子交换室包括至少一个阳离子交换区和至少一个阴离子交换区，分别填充有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂；以及阳极室，位于所述阴离子交换膜与所述阳极之间，包括两个开口。

技术领域

本发明涉及离子交换技术领域，主要涉及一种从液流中提取或去除离子的离子交换系统。

背景技术

离子交换是采用离子交换剂(最常见的是离子交换树脂)从液流中提取或去除液流中离子的方法之一。目前，离子交换已广泛应用于水的纯化与软化；海水、苦咸水淡化；溶液(如糖液)的精制和脱色；从矿物浸出液中提取铀和稀有金属；从发酵液中提取抗生素，以及从工业废水中回收贵金属等。

离子交换树脂是一类带有功能基团的、具有三维网状结构的高分子化合物，大部分以颗粒状存在，也有一些制成纤维状或粉状，不溶于水和一般溶剂。离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，可分别与液流中的阳离子和阴离子进行离子交换。在离子交换过程中，液流中的阳离子(如Na⁺,Ca²⁺,K⁺,Mg²⁺,Fe³⁺等)与阳离子交换树脂上的H⁺进行交换，液流中的阳离子转移到树脂上，而树脂上的H⁺被交换到水中；液流中的阴离子(如Cl^-，HCO₃^-等)与阴离子交换树脂上的OH^-进行交换，水中的阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH^-交换到液流中，而H⁺与OH^-相结合生成水，达到从液流中提取或去除离子的目的。

离子交换法的优点之一是离子交换树脂可以再生后重复利用，通常的再生方法是酸碱化学再生法，使用酸液清洗阳离子交换树脂，使用碱液清洗阴离子交换树脂，采用顺流或逆流的方式。酸碱化学再生法存在着诸多缺陷，如再生用酸碱利用率低，废酸碱液排放污染环境，再生操作复杂，酸碱被作为危险化学品，要注意安全贮运，劳动条件也不好。已有研究者提出了离子交换树脂的电再生方法，但目前的电再生方法大多需要将离子交换树脂从离子交换系统导出至专门的再生系统中，停机时间长，操作较为复杂。

目前，仍然有需要开发一种用于液流处理的、具有简便的树脂再生功能的新型离子交换系统。

发明内容

本发明针对离子交换技术领域中，对于离子交换树脂再生操作简便的需求，设计了一种新型的用于液流处理的离子交换系统，可有效提取或去除待处理液流中的离子，且能不使用酸碱化学药剂实现离子交换树脂的原位再生，操作简便。

本发明实施例涉及一种离子交换系统，用于从待处理液流中提取或去除离子，其特征在于，所述系统包括至少一个离子交换单元，所述离子交换单元包括：依次排列的阴极、阳离子交换膜、阴离子交换膜和阳极；阴极室，位于所述阴极与所述阳离子交换膜之间，包括两个开口；离子交换室，位于所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间，包括两个开口，所述离子交换室包括至少一个阳离子交换区和至少一个阴离子交换区，分别填充有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，所述阳离子交换区和所述阴离子交换区间隔排列，所述阳离子交换区和所述阴离子交换区的分界面与所述阳离子交换膜或所述阴离子交换膜大致上垂直；以及阳极室，位于所述阴离子交换膜与所述阳极之间，包括两个开口。