[發明專利]離子交換除鹽方法及裝置

無效

• 申請號: 201010574977.6
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN101979329A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 麻克棟
• 申請（專利權）人: 重慶寬能科技有限公司
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯懋琪

技術領域

本發明涉及一種制備除鹽水的方法，尤其涉及一種離子交換除鹽方法及裝置。

背景技術

天然水中含有溶解了的電解質，這些電解質以離子形式存在，如鈣離子Ca²⁺、鎂離子Mg²⁺、氯離子Cl^-、重碳酸根HCO₃^-等。

使用鍋爐、換熱器等熱處理設備時，為了防止因水中電解質的沉淀給受熱面造成不利影響或電解質腐蝕金屬材料，給水、循環冷卻水中通常要求完全或部分除去電解質，這個過程稱為除鹽或脫鹽，相應地水稱為除鹽水或脫鹽水、純水。某些生產工藝如制藥、硫酸生產等過程中，為保證產品質量，也需要除鹽水。

獲得除鹽水最常用的方法是離子交換法。通常的工藝是，先用陽離子交換樹脂交換水中的陽離子，釋放出H⁺離子，H⁺離子與水中的重碳酸根HCO₃^-或碳酸根CO₃^2-結合產生游離態的CO₂，利用CO₂在水中溶解度低的原理，用鼓風將CO₂吹脫，經CO₂吹脫的水再進入陰離子交換樹脂進行交換，陰離子交換樹脂吸附水中的陰離子，釋放出OH^-離子，并與余下的H⁺離子結合成H₂O，從而達到除鹽目的。之所以目前的除鹽水工藝都是陽離子交換在先，陰離子交換在后，是因為重碳酸根HCO₃^-或碳酸根CO₃^2-會被陰離子交換樹脂吸附，增加了陰離子交換樹脂的負荷，故需要先進行陽離子交換，除去水中的CO₂。

離子交換樹脂吸附一定量的離子后，就不再有交換功能了，即樹脂“失效”，需進行“再生”才能恢復其交換功能。陽離子交換樹脂需用酸來再生，即用酸再生陽離子交換樹脂，其中的H⁺離子按電荷數1:1交換其他陽離子，將其吸附的金屬陽離子洗脫，恢復交換功能；陰離子交換樹脂用堿進行再生，即用堿來再生陰離子交換樹脂，將其吸附的非OH^-陰離子洗脫，恢復交換功能，交換比例也是1:1。酸堿消耗是除鹽水系統的主要運行成本，消耗的酸堿越高，運行成本越高。

為了降低離子交換法除鹽的成本，中國專利01107920公開了一種脫鹽水處理工藝，它采用了強弱樹脂結合、分步再生的方法，降低再生酸堿的消耗。另一專利（201010045625）公開了一種雙室滿室床工藝，通過強弱樹脂結合使用、滿室充裝樹脂的方法，提高再生酸堿的利用率。

但上述專利的工藝，均與傳統一樣，即先進行陽離子交換，再進行陰離子交換，陽離子交換樹脂再生需要的酸，理論上等于進水的陽離子總數，陰離子交換樹脂再生需要的堿，理論上等于進水的強酸型陰離子的總數。由于再生效率以及游離的CO₂的吹脫效率問題，實際消耗的酸堿都比理論值高，尤其是陰離子交換樹脂，由于強堿性離子交換樹脂吸附了硅酸根，再生時需用過量的堿，否則會造成硅酸沉淀，采用強弱樹脂結合的辦法不能降低堿的用量。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種離子交換除鹽方法，其步驟為：

1）采用弱堿性陰離子交換樹脂對水中的強酸性陰離子進行吸附，

2）對水進行沉淀或過濾；

3）采用陽離子交換樹脂對水中的陽離子進行吸附；

根據水質情況，選擇性地對經步驟3）處理后的水進行除碳工藝。

對經步驟3）處理后的水或經前述除碳工藝處理后的水，采用強堿性陰離子交換樹脂或混合離子交換樹脂對殘余離子進行吸附。

本發明還提出了一種離子交換除鹽裝置，它由弱堿性陰離子交換器（1）、過濾器和陽離子交換器組成，弱堿性陰離子交換器、過濾器和陽離子交換器通過管道順次連接。

在陽離子交換器的出水口選擇性地連接有除碳器。

在陽離子交換器的出水口或除碳器的出水口，選擇性地連接有強堿性陰離子交換器或混合離子交換器。