[發明專利]一種同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統及工藝

在審

• 申請號: 202110317262.0
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112875803A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李金澤;卜慶偉
• 申請（專利權）人: 山東金澤水業科技有限公司;山東省水利科學研究院
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;B01J49/53;B01J49/57;C02F101/10;C02F101/12;C02F101/16
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 李斌

1.一種同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于：包括二氧化碳溶解罐、陽離子交換劑罐和陰離子交換劑罐；所述二氧化碳溶解罐上設置有二氧化碳進氣口；所述二氧化碳溶解罐底部的出水口通過連接管道依次與陽離子交換劑罐、陰離子交換劑罐串聯，所述連接管道上設置有內循環泵；所述陰離子交換劑罐的出水口通過內循環管道與所述二氧化碳溶解罐頂部的進水口連通。

2.根據權利要求1所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于，所述二氧化碳溶解罐的二氧化碳進氣口通過進氣管道與二氧化碳氣瓶連接，所述進氣管道上設置有壓力表和閥門，所述二氧化碳溶解罐內設置有二氧化碳布氣板。

3.根據權利要求1所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于，所述系統為上流系統，所述二氧化碳溶解罐底部的出水口通過連接管道與陽離子交換劑罐底部的進水口連接，所述陽離子交換劑罐頂部的出水口通過連接管道與陰離子交換劑罐底部的進水口連接，所述陰離子交換劑罐頂部的出水口通過內循環管道與所述二氧化碳溶解罐頂部的進水口連通。

4.根據權利要求3所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于，所述陰離子交換劑罐頂部的出水口還通過分支管道與待處理水體進水口連接，且所述內循環管道和分支管道上均設置有閥門；所述陽離子交換劑罐底部的進水口還通過分支管道與處理后水體出水口連接，且所述連接管道和分支管道上均設置有閥門。

5.根據權利要求1所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于，所述系統為下流系統，所述二氧化碳溶解罐底部的出水口通過連接管道與陽離子交換劑罐頂部的進水口連接，所述陽離子交換劑罐底部的出水口通過連接管道與陰離子交換劑罐頂部的進水口連接，所述陰離子交換劑罐底部的出水口通過內循環管道與所述二氧化碳溶解罐頂部的進水口連通。

6.根據權利要求5所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換系統，其特征在于，所述陰離子交換劑罐頂部的進水口還通過分支管道與待處理水體進水口連接，且所述內循環管道和分支管道上均設置有閥門；所述陽離子交換劑罐底部的出水口還通過分支管道與處理后水體出水口連接，且所述連接管道和分支管道上均設置有閥門。

7.一種同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換工藝，其特征在于，所述工藝利用權利要求1-6任一所述的系統進行，包括內循環再生步驟和水體凈化步驟；

所述內循環再生步驟具體包括如下步驟：

(1)針對陽離子交換樹脂的pKa值和實際測量的ζ電位，根據亨利定律計算所需的二氧化碳氣體壓力，并與實驗結果對比以確定最佳運行壓力；

(2)根據陽離子交換劑的再生性能測試計算連續攪拌系統中所需的總補充水體積；

(3)將系統切換至內循環再生模式；

(4)通過內循環泵將循環液體流速調整至2-15陰離子交換劑床體/小時；

(5)通過與二氧化碳溶解罐連接的二氧化碳氣瓶對封閉系統加壓至2-15公斤；

(6)系統循環15-120分鐘達到陰陽離子交換劑同時再生的效果；

(7)緩慢釋放并收集多余的二氧化碳氣體并將封閉系統泄壓至常壓；

(8)將陰離子交換劑罐與陽離子交換劑罐依次連接以進行下一循環的脫鹽處理。

8.根據權利要求7所述的同時實現水體凈化與碳減排的循環二氧化碳再生離子交換工藝，其特征在于，所述系統為上流系統時，所述水體凈化步驟具體包括如下步驟：

(1)關閉與陰離子交換劑罐頂部的出水口連接的內循環管道上的閥門，關閉與陽離子交換劑罐底部的進水口連接的連接管道上的閥門，將分支管道上的閥門打開，將系統切換至水體脫鹽凈化模式；

(2)從與陰離子交換劑罐頂部的出水口連接的分支管道上通入待處理水體；

(3)從與陽離子交換劑罐底部的進水口連接的分支管道上收集處理后水體；

(4)待收集的處理后水體達到/超過用水標準時停止產水，系統進入內循環再生模式。