專利名稱：離子交換再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子交換法的廢水處理技術(shù)，尤其涉及一種離子交換再生 方法。
背景技術(shù)：
在水處理技術(shù)中，常用離子交換樹脂法處理電鍍廢水，其簡略過程是，鍍 鎳生產(chǎn)過程中鍍件先在回收槽浸洗，然后在漂洗槽進(jìn)行清洗?；厥詹壑泻休^ 高濃度的從鍍鎳槽帶出的鎳離子，這些鎳離子隨鍍件帶入漂洗槽，漂洗槽中廢 水可被抽至一鍍鎳廢水回收設(shè)備，鎳離子被其中的離子交換樹脂吸附回收，再 將回收金屬后的廢水重新回用，作為清洗水。傳統(tǒng)離子交換法回收鍍鎳廢水設(shè)備同時(shí)具備吸附和再生兩個(gè)功能，廢水的 吸附與再生在同一設(shè)備中完成。再生的過程至少涉及到6個(gè)工藝步驟的轉(zhuǎn)換，和十多個(gè)閥門的切換，傳統(tǒng) 的再生過程主要通過操作人員的視覺觀察、粗略的pH試紙測試或憑經(jīng)驗(yàn)來控 制工序轉(zhuǎn)換和延續(xù)時(shí)間。這種方式很難獲得滿意的再生效果。再生過程的復(fù)雜 性難以為缺乏訓(xùn)練的人員所能掌握，尤其是人員流動頻繁的企業(yè)更是難以保持 再生的基本效果。不理想的再生結(jié)果帶來諸多問題，如再生洗脫液濃度過低而 增加資源化成本、再生劑和用水消耗量提高而增加生產(chǎn)成本、再生不徹底影響 下次使用效果等等。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子交換再生方法，其利用自動化 的處理流程進(jìn)行自動再生，并提升再生效果。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種離子交換再生方法，包括以下步驟沖洗步驟，使一反沖洗泵和一反沖洗閥開啟，從該反沖洗泵和反沖洗閥所在的管路引入水，對要再生的離子交換器進(jìn)行水沖洗；套用液再生 步驟，使設(shè)于該離子交換器進(jìn)口端的一進(jìn)料控制閥組中的一套用液閥開啟以選擇一 路套用液流入該離子交換器進(jìn)行離子交換再生，同時(shí)使設(shè)于離子交換器出口端的一 出料控制閥組中的一洗脫液出料閥開啟以使離子交換器的排出液流入一洗脫液儲 存槽中；酸再生步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的一酸液閥開啟以選擇一路酸液流入該離子交換器進(jìn)行離子交換再生，同時(shí)使該洗脫液出料閥開啟以使離子交換器的排出液流入該洗脫液儲存槽中；第一純水洗步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的一純水閥開啟 以選擇一路純水流入該離子交換器進(jìn)行水洗；堿轉(zhuǎn)型步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的 一堿液閥開啟以選擇一路堿液流入該離子交換器進(jìn)行中和轉(zhuǎn)型；以及第二純水洗步 驟，使該進(jìn)料控制閥組中的該純水閥開啟以選擇一路純水流入該離子交換器進(jìn)行水 洗。上述的離子交換再生方法中，該套用液再生步驟的結(jié)束點(diǎn)是由時(shí)間單獨(dú)控 制、離子交換器出口的pH值單獨(dú)控制或者由該時(shí)間和該pH值的結(jié)合來控制。 其中，當(dāng)該套用液再生步驟的結(jié)束點(diǎn)是由該時(shí)間和該pH值的結(jié)合來控制時(shí)， 則當(dāng)該套用液再生步驟持續(xù)一設(shè)定時(shí)間和該離子交換器出口的pH值下降到該 臨界點(diǎn)中的一個(gè)條件滿足時(shí)，結(jié)束該套用液再生步驟。此外，該pH值的臨界 點(diǎn)在2.5 3.5之間。上述的離子交換再生方法中，該酸再生步驟的結(jié)束點(diǎn)是由離子交換器出口 的pH值來控制，該pH值的臨界點(diǎn)在1 3.5之間。上述的離子交換再生方法中，還包括當(dāng)檢測到pH值低于該臨界點(diǎn)時(shí)，使 該出料控制閥組的一套用液回流闊開啟以將離子交換器出口端的排出液回流 至一套用液儲存槽，以在下一次該套用液再生步驟時(shí)使用。上述的離子交換再生方法，其特征在于，該第一純水洗步驟的結(jié)束點(diǎn)是由 離子交換器出口的pH值來控制，該pH值的臨界點(diǎn)在4 5之間。上述的離子交換再生方法中，還包括在該堿轉(zhuǎn)型步驟期間，使該出料控制 閥組的一堿液回流閥開啟，以使離子交換器出口端的排出液回流至一堿液槽。上述的離子交換再生方法中，該第二純水洗步驟的結(jié)束點(diǎn)是由離子交換器 出口的電導(dǎo)率控制，該電導(dǎo)率的臨界點(diǎn)在50 100w S/cm之間。上述的離子交換再生方法，該反沖洗泵和反沖洗閥、該進(jìn)料控制閥組、以及該出料控制閥組是由一控制裝置控制。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1、 再生方法通過一套自動循環(huán)的管路系統(tǒng)和相應(yīng)的閥組，結(jié)合自動控制 技術(shù)，使再生過程自動化，設(shè)備操作簡化。2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制離子交換再生過程中的工藝轉(zhuǎn)換點(diǎn)，可以取得比傳統(tǒng) 再生設(shè)備更好的再生效果、更高的運(yùn)行效率和更低的成本，最大程度地提高鍍 鎳廢水資源化效益。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā) 明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的離子交換再生方法實(shí)施的離子交換再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的離子交換再生方法流程圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖l所示，根據(jù)本發(fā)明的離子交換再生方法而實(shí)施的系統(tǒng)包括一 套用以提供再生過程所需的各類再生劑的儲存裝置1、 一組進(jìn)料控制閥組2、一交換器組件3、 一組出料控制閥組4、 一洗脫液儲存槽6、以及控制裝置14。 具體地說，再生劑儲存裝置1進(jìn)一步分為套用液槽101、酸液槽102、堿液槽 103以及純水槽104，其中套用劑槽中存有前一次再生回流的鎳含量低于一定 標(biāo)準(zhǔn)的套用溶液。酸液槽102、堿液槽103以及純水槽104分別儲存酸液、堿 液和純水，酸液例如是硫酸(H2S04)或鹽酸(HC1)，濃度是1.5-4.0 N (當(dāng)量 濃度)；堿液例如是氫氧化鈉(NaOH)，其濃度是1.0-3.5N。然而酸液和堿液 的種類、濃度均可依據(jù)實(shí)際需要而定，并不作為本發(fā)明的限制。此外，仍可根 據(jù)需要設(shè)置其他的再生劑儲存槽。再生劑儲存裝置1的各槽均具有一連接出口 管路的出液口，進(jìn)料控制閥組2包括進(jìn)套用液闊21、進(jìn)酸閥22、進(jìn)堿閥23以 及進(jìn)純水閥24， 一一對應(yīng)地與上述套用液槽101、酸液槽102、堿液槽103以 及純水槽104的出口管路連接。這些控制閥21 24受控于控制裝置14，而選 擇其中一種溶液流向一進(jìn)料泵IO所在的管路。進(jìn)料泵10之后依次是再生連接口 11和交換器組件3。交換器組件3中設(shè) 有待再生的飽和交換器31，其中含有可吸附鎳的交換樹脂。飽和交換器31在 鍍鎳生產(chǎn)線旁運(yùn)行的鍍鎳廢水離子交換吸附單元經(jīng)過使用后，其中的樹脂被鎳 所飽和，替換下來的飽和交換器31送至本再生系統(tǒng)，先通過再生連接口ll將 飽和交換器31和本再生系統(tǒng)連接起來，連接的方式可以是單個(gè)交換器31與連 接口 11連接，也可在其后依次連接更多交換器。再生連接口 11是一種簡便裝、 卸的活接頭，可以與飽和交換器接口完全匹配，快速完成兩者的連接。飽和交 換器31進(jìn)口處連接第一排放閥32和排水口 33。飽和交換器31出口處設(shè)置一 第二排放閥5，并設(shè)有pH值傳感器12和電導(dǎo)率傳感器13。一自來水槽7的出口依次連接反沖洗泵8和反沖洗閥9，組成反沖裝置， 通過管路連接至飽和交換器31的出口處。出料控制閥組4連接在飽和交換器31的出口管路上，它是由套用液回流 閥41、回用堿回流閥42、以及洗脫液出料閥43組成，其中套用液回流閥41 通過管路連接至套用液槽101，回用堿回流閥42通過管路連接至堿液槽103， 而洗脫液出料閥43通過管路連接一洗脫液儲存槽6。在本發(fā)明實(shí)施例中選用耐腐蝕的氣動隔膜閥構(gòu)成控制閥組2和4，進(jìn)料泵 IO為耐腐蝕磁力泵，所有管路和閥門均選用耐腐蝕的UPVC材料?？刂蒲b置14作為本系統(tǒng)的核心，起到控制再生過程的作用，控制裝置14 中的控制部分例如是以計(jì)算機(jī)結(jié)合可編程控制器(PLC)的方式構(gòu)建，并配置 pH和電導(dǎo)率監(jiān)控儀表，以及電氣控制元器件?？刂蒲b置14通過信號線15連接 pH值傳感器12和電導(dǎo)率傳感器13，通過控制線16連接到進(jìn)料控制閥組2、出 料控制閥組4、第二排放閥5、反沖洗泵8和反沖洗閥9?？刂蒲b置14可以接 受從pH傳感器12和電導(dǎo)率傳感器13發(fā)出的信號，據(jù)此通過控制線16發(fā)出控 制指令按程序啟、閉自動閥門和泵，實(shí)現(xiàn)再生過程中各工序間的自動轉(zhuǎn)換，最 終完成樹脂的再生。下面結(jié)合圖l所示的系統(tǒng)說明本發(fā)明的再生方法的流程。在圖2所示的再生方法流程中，步驟S201 S208表示基本的再生工藝流 程，而步驟S211 S217表示各工藝間的轉(zhuǎn)換控制流程，在本發(fā)明的實(shí)施例中， 這是由控制裝置14來實(shí)施的。也就是說，控制裝置14被配置(如編程)以實(shí)現(xiàn)步驟S201 S208以及步驟S211 S217。參照圖2所示，本發(fā)明的再生方法 的一個(gè)實(shí)施例包括以下步驟在步驟S201中，進(jìn)行反洗，即反沖洗泵8和反沖洗閥9被控制裝置14開 啟，而交換器組件3中的排放閥32也被開啟，自來水由管道從交換器31的底 部進(jìn)入，逆流經(jīng)過樹脂層，將交換器31中的機(jī)械雜質(zhì)由排水口 33排出。步驟 S211執(zhí)行完成步驟S201至S202的工序轉(zhuǎn)換，此工序轉(zhuǎn)換例如是由時(shí)間程序控 制，典型的時(shí)間是在10 20分鐘范圍內(nèi)，即經(jīng)過此時(shí)間后控制裝置14發(fā)出控 制信號結(jié)束步驟S201。隨后進(jìn)入步驟S202，自來水從交換器31的上部進(jìn)入， 正向清洗樹脂，以保證樹脂處于清潔狀態(tài)。步驟S212執(zhí)行完成步驟S202至S203 的工序轉(zhuǎn)換，此工序轉(zhuǎn)換同樣可由時(shí)間程序控制，典型的時(shí)間是在10 20分 鐘之間。可以理解的是，根據(jù)清洗樹脂的目的，也可以采用除反洗、正洗的結(jié) 合以外的其他沖洗流程，這不應(yīng)作為本發(fā)明的限制。接著是套用液再生步驟S203，套用液是指前一次再生剩下的洗脫液，其中 酸的含量高，鎳的含量低，作為再生產(chǎn)品不符合要求，但可在下一次再生時(shí)重 復(fù)利用。因此在本發(fā)明中，套用液被回收儲存于套用液槽101。再生時(shí)，套用 液閥21被打開(其他閥門22 24仍關(guān)閉)，其中的套用液由管道進(jìn)入交換器 31中，套用液中的酸起到對樹脂的再生作用，酸中的氫離子(H+)將樹脂中 的鎳離子(Ni2+)交換下來，進(jìn)入溶液中，而套用液中的原有的鎳離子不發(fā)生 反應(yīng)依然留在溶液中，有利于提高再生洗脫液的鎳離子濃度。洗脫液經(jīng)洗脫液 出料閥43進(jìn)入洗脫液儲存槽6中。在此過程中，由步驟S213進(jìn)行轉(zhuǎn)換點(diǎn)的控 制。在一個(gè)實(shí)施例中，可由時(shí)間程序單獨(dú)控制步驟S203的結(jié)束點(diǎn)，典型的時(shí) 間設(shè)置是20分鐘。在另一個(gè)實(shí)施例中，也可由交換器31出口管路上的pH值 (由pH傳感器12測得)來確定步驟S203的結(jié)束點(diǎn)，典型的pH設(shè)置點(diǎn)可在 2.5 3.5之間選擇，即當(dāng)pH值由較高值降低至該pH設(shè)置點(diǎn)時(shí)，結(jié)束步驟S203。 因?yàn)榈陀谠損H值以后的洗脫液中酸的含量越來越高，而鎳的含量越來越低。 較佳地，是由時(shí)間程序和pH值共同控制。若步驟S203到達(dá)設(shè)置時(shí)間，則切換 到下一工序；或者若pH降低到設(shè)置點(diǎn)，則轉(zhuǎn)化到下一工序，兩種控制方式以 先滿足控制條件為準(zhǔn)。然后進(jìn)行酸再生步驟S204，其中酸液閥22被打開(而其他閥21、 23、 24關(guān)閉)，新配的酸進(jìn)入交換器31，對樹脂進(jìn)行比套用液再生步驟S203更為徹 底的再生，并獲得鎳離子濃度高的再生洗脫液。洗脫液經(jīng)洗脫液出料閥43進(jìn) 入洗脫液儲存槽6中。酸再生步驟S204的結(jié)束點(diǎn)可由pH值控制(S214)，典型 的pH設(shè)置點(diǎn)可在1 3.5的范圍內(nèi)選擇。此后排出液中鎳離子濃度開始下降， 酸的濃度上升，當(dāng)檢測到pH值低于設(shè)置點(diǎn)時(shí)，可以將排出液經(jīng)套用液回流閥 41及相應(yīng)的管道回流至套用液儲存槽101，作為在下一次套用液再生步驟S203 時(shí)套用(回用)，以節(jié)約再生成本和減少廢水處理負(fù)荷。套用液回流的結(jié)束點(diǎn) 可用時(shí)間程序控制。之后，進(jìn)入純水洗步驟S205，打開純水閥24 (而其他閥21 23關(guān)閉)， 用純水槽104中的純水對交換器31中的樹脂進(jìn)行清洗，洗去樹脂層內(nèi)殘余的 酸。此步驟的結(jié)束點(diǎn)可由pH值控制(S215)，典型的pH控制點(diǎn)在4 5的范圍 內(nèi)選擇，即控制交換器出口的pH值恢復(fù)到在該范圍4 5內(nèi)的pH控制點(diǎn)。隨后，進(jìn)入堿轉(zhuǎn)型步驟S206，打開堿液閥23，使堿液(如NaOH)進(jìn)入交 換器31中，氫氧根離子與樹脂上的氫離子中和生成水，而堿液中的金屬陽離 子(如Na+)則吸附于樹脂，從而將交換器31的樹脂由氫型轉(zhuǎn)為鈉型。轉(zhuǎn)型期 間的排出液中含有未參與反應(yīng)的堿，可以通過回用堿回流閥42返回堿液槽103 回用。步驟S206的結(jié)束點(diǎn)由時(shí)間控制(S216)，典型的時(shí)間設(shè)定范圍為20 30分鐘。在此之后，再進(jìn)行純水洗步驟S207，用純水對交換器31中的樹脂進(jìn)行清 洗，洗去樹脂層內(nèi)殘余的堿，其結(jié)束點(diǎn)由電導(dǎo)率控制(S217)，典型的控制范 圍50 100wS/cm，達(dá)到此范圍后再生完成(S208),交換器31可重新用于鎳 離子吸附回收。同時(shí)，進(jìn)入洗脫液儲存槽6的含有高濃度的鎳離子的再生洗脫液作為生產(chǎn) 鎳產(chǎn)品的原料回收利用。再生過程中除洗脫液、回用套用和回用的水之外，其他的水通過自動排放 閥5排入廢水處理系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的再生方法與傳統(tǒng)的離子交換設(shè)備中的再生部分相比，其效 果主要體現(xiàn)在1、再生方法通過一套自動循環(huán)的管路系統(tǒng)和相應(yīng)的閥組，結(jié)合自動控制技術(shù)，使再生過程自動化，設(shè)備操作簡化。
2、優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制離子交換再生過程中的工藝轉(zhuǎn)換點(diǎn)，可以取得比傳統(tǒng) 再生設(shè)備更好的再生效果、更高的運(yùn)行效率和更低的成本，最大程度地提高鍍 鎳廢水資源化效益。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種離子交換再生方法，包括以下步驟沖洗步驟，使一反沖洗泵和一反沖洗閥開啟，從該反沖洗泵和反沖洗閥所在的管路引入水，對要再生的離子交換器進(jìn)行水沖洗；套用液再生步驟，使設(shè)于該離子交換器進(jìn)口端的一進(jìn)料控制閥組中的一套用液閥開啟以選擇一路套用液流入該離子交換器進(jìn)行離子交換再生，同時(shí)使設(shè)于離子交換器出口端的一出料控制閥組中的一洗脫液出料閥開啟以使離子交換器的排出液流入一洗脫液儲存槽中；酸再生步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的一酸液閥開啟以選擇一路酸液流入該離子交換器進(jìn)行離子交換再生，同時(shí)使該洗脫液出料閥開啟以使離子交換器的排出液流入該洗脫液儲存槽中；第一純水洗步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的一純水閥開啟以選擇一路純水流入該離子交換器進(jìn)行水洗；堿轉(zhuǎn)型步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的一堿液閥開啟以選擇一路堿液流入該離子交換器進(jìn)行中和轉(zhuǎn)型；第二純水洗步驟，使該進(jìn)料控制閥組中的該純水閥開啟以選擇一路純水流入該離子交換器進(jìn)行水洗。
2. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生方法，其特征在于，該套用液再生 步驟的結(jié)束點(diǎn)是由時(shí)間單獨(dú)控制、離子交換器出口的pH值單獨(dú)控制或者由該 時(shí)間和該pH值的結(jié)合來控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的離子交換再生方法，其特征在于，當(dāng)該套用液再 生步驟的結(jié)束點(diǎn)是由該時(shí)間和該pH值的結(jié)合來控制時(shí)，則當(dāng)該套用液再生步 驟持續(xù)一設(shè)定時(shí)間和該離子交換器出口的pH值下降到該臨界點(diǎn)中的一個(gè)條件 滿足時(shí)，結(jié)束該套用液再生步驟。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的離子交換再生方法，其特征在于，該pH值的 臨界點(diǎn)在2.5 3.5之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生方法，其特征在于，該酸再生步驟 的結(jié)束點(diǎn)是由離子交換器出口的pH值來控制，該pH值的臨界點(diǎn)在1 3.5之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的離子交換再生方法，其特征在于，還包括當(dāng)檢測 到pH值低于該臨界點(diǎn)時(shí)，使該出料控制閥組的一套用液回流閥開啟以將離子 交換器出口端的排出液回流至一套用液儲存槽，以在下一次該套用液再生步驟 時(shí)使用。
7. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生方法，其特征在于，該第一純水洗 步驟的結(jié)束點(diǎn)是由離子交換器出口的pH值來控制，該pH值的臨界點(diǎn)在4 5 之間。
8. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生方法，其特征在于，還包括在該堿 轉(zhuǎn)型步驟期間，使該出料控制閥組的一堿液回流閥開啟，以使離子交換器出口 端的排出液回流至一堿液槽。
9. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生方法，其特征在于，該第二純水洗 步驟的結(jié)束點(diǎn)是由離子交換器出口的電導(dǎo)率控制，該電導(dǎo)率的臨界點(diǎn)在50 100 u S/cm之間。
10. 如權(quán)利要求1、 6或8所述的離子交換再生方法，該反沖洗泵和反沖洗 閥、該進(jìn)料控制閥組、以及該出料控制閥組是由一控制裝置控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子交換再生方法，通過一套自動循環(huán)的管路系統(tǒng)和相應(yīng)的閥組，結(jié)合自動控制技術(shù)，使再生過程中的沖洗步驟、套用液再生步驟、酸再生步驟、第一純水洗步驟、堿轉(zhuǎn)型步驟以及第二純水洗步驟自動運(yùn)行。此外，通過對各步驟間的工序轉(zhuǎn)換點(diǎn)進(jìn)行綜合pH、時(shí)間、電導(dǎo)率等參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以提高再生效果和系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。
文檔編號C02F1/42GK101254476SQ20071017208
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者丹 付, 王維平 申請人:上海輕工業(yè)研究所有限公司