用于液流处理的离子交换系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种用于液流处理的离子交换系统，用于从待处理液流中提取或去除离子，包括至少两个串联的离子交换单元，所述离子交换单元包括依次排列的阴极、第一阳离子交换膜、水解离隔膜、第一阴离子交换膜和阳极，其中，所述水解离隔膜包括第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜；所述离子交换单元还包括阴极室，填充有阳离子交换树脂的阳离子交换室，填充有阴离子交换树脂的阴离子交换室，以及阳极室。

【技术实现步骤摘要】
用于液流处理的离子交换系统
本技术涉及离子交换
，主要涉及一种从液流中提取或去除离子的离子交换系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术针对离子交换
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。本技术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，所述系统包括至少两个串联的离子交换单元，所述离子交换单元包括：依次排列的阴极、第一阳离子交换膜、水解离隔膜、第一阴离子交换树脂和阳极，其中，所述水解离隔膜包括第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜；阴极室，位于所述阴极与所述第一阳离子交换膜之间，包括两个开口；阳离子交换室，位于所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间，包括两个开口，填充有阳离子交换树脂；阴离子交换室，位于所述第二阴离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间，包括两个开口，填充有阴离子交换树脂；以及阳极室，位于所述第一阴离子交换膜与所述阳极之间，包括两个开口。其中，所述每个离子交换单元中，所述阳离子交换室的一个开口与所述阴离子交换室的一个开口连通，所述阴极室的一个开口与所述阳极室的一个开口连通。本技术实施例的离子交换系统具有液流处理和树脂再生两种运行工况：在所述液流处理工况下，将一股待处理液流流经每个离子交换单元的阳离子交换室和阴离子交换室，得到去离子液流；在所述树脂再生工况下，对每个离子交换单元的所述阴极和所述阳极施加电压形成直流电场，所述水解离隔膜处的水解离生成H+与OH-，所述H+在直流电场作用下迁移到所述阳离子交换室对所述阳离子交换树脂进行再生，所述OH-在直流电场作用下迁移到所述阴离子交换室对所述阴离子交换树脂进行再生，将一股待处理液流流经每个离子交换单元的阳极室和阴极室，得到树脂再生浓液。在使用离子交换方法处理液流时，离子交换树脂的再生通常需要使用酸碱化学药剂，存在不安全性，而且需要将离子交换树脂从处理系统中导出至专门的再生系统进行再生，操作复杂。本技术的离子交换系统能够实现离子交换树脂的原位再生，且不使用酸碱化学药剂，是一种新型具有实用性的离子交换系统，可广泛应用于各种需要使用离子交换树脂进行离子交换的场合。附图说明附图以及下面的详细描述用于帮助理解本技术的特征和优点，其中：图1示意性地显示了根据本技术一个实施例的离子交换单元100的液流处理工况示意图；图2示意性地显示了根据本技术一个实施例的离子交换单元100的树脂再生工况示意图；图3示意性地显示了根据本技术一个实施例的串联的两个离子交换单元100的液流处理工况示意图；图4示意性地显示了根据本技术一个实施例的串联的两个离子交换单元100的树脂再生工况示意图。具体实施方式除非本申请中清楚地另行定义，所用到的科学和技术术语的含义为本申请所述
的技术人员通常所理解的含义。本申请中使用的“包括”、“包含”、“具有”或“含有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如，成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可能存在的情况。本申请中提及“一些实施例”等，表示所述与本技术相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于其它实施例中。另外，需要理解的是，所述专利技术要素可以以任何适当的方式结合。本申请提及的“提取或去除离子”是指从待处理液流中除去至少一部分离子，因目的不同存在不同的表述，提取是以回收液流中的离子为目的，去除是以得到去除离子的纯净液流为目的。在某些情况下，“去除离子”或“去离子”也被称之为“脱盐”或“脱除矿物质”。本申请提及的“液流”包括各种呈液体状态的流体，例如：包含以离子状态存在的盐分(包括各种价态的阴离子和阳离子)的水溶液，或包含非水溶剂的液体。作为示例，本申请实施例的待处理液流包括自来水、海水、苦咸水、工业废水、糖液、矿物浸出液、发酵液中的一种或多种。本申请提及的“水解离隔膜”是指在直流电场中，能使水发生解离生成H+与OH-的一种隔膜，在未加电场时，起到分离阳离子交换室和阴离子交换室的作用。水解离隔膜通常包括一张阳离子交换膜和一张阴离子交换膜(即所述第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜)。在本技术一些实施例中，一张阳离子交换膜和一张阴离子交换膜紧贴后即可作为水解离隔膜。在本技术另外一些实施例中，水解离隔膜还包括位于阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的中间层，中间层中包括催化剂，可降低水的解离电压，使水更容易解离生成H+与OH-。本申请提及的“第一级”“前一级”“后一级”是指在离子交换单元串联的体系中，每个离子交换单元为一级，液流处理工况下，按照待处理液流流经的方向，第一个流经的离子交换单元记为“第一级离子交换单元”，先流经的记为“前一级”，后流经的记为“后一级”。图1和图2所示为根据本技术一个实施例的离子交换单元100的示意图。离子交换单元100包括依次排列的阴极101、第一阳离子交换膜103、水解离隔膜、第一阴离子交换膜104和阳极102，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于液流处理的离子交换系统，用于从待处理液流中提取或去除离子，其特征在于，所述系统包括至少两个串联的离子交换单元，所述离子交换单元包括：/n依次排列的阴极、第一阳离子交换膜、水解离隔膜、第一阴离子交换膜和阳极，其中，所述水解离隔膜包括第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜；/n阴极室，位于所述阴极与所述第一阳离子交换膜之间，包括两个开口；/n阳离子交换室，位于所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间，包括两个开口，阳离子交换室为填充有阳离子交换树脂的阳离子交换室；/n阴离子交换室，位于所述第二阴离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间，包括两个开口，阴离子交换室为填充有阴离子交换树脂的阴离子交换室；以及/n阳极室，位于所述第一阴离子交换膜与所述阳极之间，包括两个开口，/n其中，每个所述离子交换单元中，所述阳离子交换室的一个开口与所述阴离子交换室的一个开口连通，所述阴极室的一个开口与所述阳极室的一个开口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于液流处理的离子交换系统，用于从待处理液流中提取或去除离子，其特征在于，所述系统包括至少两个串联的离子交换单元，所述离子交换单元包括：
依次排列的阴极、第一阳离子交换膜、水解离隔膜、第一阴离子交换膜和阳极，其中，所述水解离隔膜包括第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜；
阴极室，位于所述阴极与所述第一阳离子交换膜之间，包括两个开口；
阳离子交换室，位于所述第一阳离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间，包括两个开口，阳离子交换室为填充有阳离子交换树脂的阳离子交换室；
阴离子交换室，位于所述第二阴离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间，包括两个开口，阴离子交换室为填充有阴离子交换树脂的阴离子交换室；以及
阳极室，位于所述第一阴离子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小平，
申请(专利权)人：佛山市云米电器科技有限公司，陈小平，
类型：新型
国别省市：广东;44