專利名稱：動態(tài)離子交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)反應(yīng)容器，具體涉及一種動態(tài)離子交換裝置。該裝置能夠促使反應(yīng)物在反應(yīng)容器中處于循環(huán)翻動的運動狀態(tài)，使加入的反應(yīng)物與容器中新鮮的反應(yīng)物接觸反應(yīng)，以滿足一些化學(xué)反應(yīng)或離子交換過程的特殊需要。
背景技術(shù)：
在化學(xué)反應(yīng)中，離子交換過程受到多種因素的影響，其中，離子交換樹脂在反應(yīng)容器中的運動狀態(tài)就是影響的重要因素之一，尤其是在一些特殊的化學(xué)反應(yīng)過程中，它不僅影響離子的交換效果和反應(yīng)效率，還直接影響到生成物的化學(xué)和物理性質(zhì)。比如，在制備造紙用納米二氧化硅溶膠的過程中，按照中國專利專利號為90109033.6，名稱為《硅溶膠，生產(chǎn)硅溶膠的方法及硅溶膠的用途》的發(fā)明專利中所提供的方法進行操作，由于pH值在酸性與堿性之間往返過渡，會產(chǎn)生數(shù)量不少的白色二氧化硅凝膠，甚至于發(fā)生凝膠與樹脂顆粒結(jié)餅成塊。這種現(xiàn)象不僅給已使用過的離子交換樹脂洗滌和以酸進行再生帶來困難，而且容易堵塞樹脂柱部分液體通道，要想分離這些凝膠顆?；蚪Y(jié)塊相當(dāng)麻煩。尤其是經(jīng)幾次再生后，殘存的凝膠變得緊密，比重與樹脂顆粒相近，更難以與樹脂分離。如果按照另一篇公開號為CN1406209A，專利申請?zhí)枮?9816702.9，名稱為《具有高表面積和改良活性的穩(wěn)定硅溶膠》的專利申請方案進行操作，也同樣會產(chǎn)生凝膠，積累之后混入樹脂，給樹脂的洗滌再生造成困難，同時增加了溶膠的濁度。
分析其原因主要是二氧化硅膠體溶液本身是一個熱力學(xué)的亞穩(wěn)體系，它有較強的凝膠化傾向。影響其凝膠速度的因素很多，其中pH值是最重要的。R.K.埃勒等人就硅溶膠的凝膠化做了研究，認(rèn)為硅溶膠的膠凝時間和pH值的關(guān)系曲線是一個“N”字形，最低點的pH值為5.5，最高點為2。因而，在pH值為5～6時，這個溶膠極不穩(wěn)定，很容易在瞬間即發(fā)生凝膠化反應(yīng)。因此，為了在造紙用硅溶膠的生產(chǎn)過程中解決發(fā)生凝膠化反應(yīng)的問題，就要在制備硅溶膠和離子交換樹脂的洗滌再生過程中，一直維持系統(tǒng)環(huán)境為酸性，即pH值≤5，最好是≤4.5，而不讓系統(tǒng)環(huán)境在酸性與堿性之間往返過渡，以避免經(jīng)過pH值為5～6的階段，這樣即可避免凝膠化反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)研究，要實現(xiàn)這一目標(biāo)，主要措施之一就是在硅酸鈉溶液加入到陽離子交換樹脂中時，要求保持樹脂處于循環(huán)翻動狀態(tài)，從而保證以一定速度連續(xù)加入的硅酸鈉溶液能盡快與新鮮的氫型的強酸型陽離子交換樹脂充分接觸反應(yīng)，迅速完成堿金屬離子與H+的交換，以一種動態(tài)離子交換形式來維持反應(yīng)在pH值≤5，最好是≤4.5條件下進行。這實際上對反應(yīng)容器提出了新的要求。
現(xiàn)有采用樹脂進行離子交換的操作形式有三種，即固定床、移動床以及流化床。從離子交換過程的運動狀態(tài)來看，固定床中樹脂一般處于靜止?fàn)顟B(tài)，而移動床和流化床中盡管樹脂處于流動狀態(tài)，但設(shè)備相對復(fù)雜，運動狀態(tài)難以控制，而且成本高。
本發(fā)明的目的是提供一種動態(tài)離子交換裝置，該裝置能夠促使反應(yīng)物在反應(yīng)容器中處于循環(huán)翻動的運動狀態(tài)，使加入的反應(yīng)物與容器中新鮮的反應(yīng)物接觸反應(yīng)，以滿足上述離子交換過程的特殊需要。

發(fā)明內(nèi)容
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種動態(tài)離子交換裝置，包括一反應(yīng)容器以及設(shè)在反應(yīng)容器中的攪拌器，所述的攪拌器由轉(zhuǎn)動軸、槳葉和螺旋帶組合構(gòu)成，轉(zhuǎn)動軸豎直設(shè)置在反應(yīng)容器中央，槳葉偏轉(zhuǎn)一角度并垂直固定在轉(zhuǎn)動軸上，螺旋帶設(shè)置在槳葉旋轉(zhuǎn)半徑以外的容器空間中，螺旋帶由支撐桿支承在轉(zhuǎn)動軸上，槳葉的偏轉(zhuǎn)角度與螺旋帶在容器中的螺旋方向相反，使槳葉與螺旋帶對液體的推動方向相反。
上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，為了促使反應(yīng)物在反應(yīng)容器中處于循環(huán)翻動的運動狀態(tài)，螺旋帶內(nèi)緣的旋轉(zhuǎn)半徑大于槳葉外緣的旋轉(zhuǎn)半徑。這樣當(dāng)攪拌器工作時，反應(yīng)物順應(yīng)槳葉和螺旋帶的推動方向在容器中循環(huán)翻動。
2、上述方案中，為了維持反應(yīng)物循環(huán)翻動的動態(tài)平衡，槳葉在轉(zhuǎn)動軸左右兩側(cè)成對設(shè)置，在轉(zhuǎn)動軸軸向上下間隔布置。
3、上述方案中，當(dāng)容器中裝有離子交換樹脂時，為了便于分離和樹脂再生，反應(yīng)容器下部設(shè)有底網(wǎng)或多孔板，底部為錐體。
本發(fā)明工作原理當(dāng)攪拌器工作時，電機帶動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，此時，設(shè)在轉(zhuǎn)動軸上的槳葉推動容器中的樹脂或反應(yīng)物向上或向下運動，而螺旋帶則推動容器中的樹脂或反應(yīng)物在外圍向下或向上運動，從而使樹脂或反應(yīng)物在容器中形成上下循環(huán)翻動，翻動的強度由攪拌器的轉(zhuǎn)速控制。
由于上述技術(shù)方案運用，本方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，尤其是將槳葉與螺旋帶結(jié)構(gòu)進行組合在促使容器中樹脂或反應(yīng)物處于循環(huán)翻動狀態(tài)起到了關(guān)鍵作用，并獲得了很好的效果，因此本方案具有新穎性和創(chuàng)造性。
2、本發(fā)明動態(tài)離子交換技術(shù)應(yīng)用于制備造紙用納米二氧化硅溶膠的酸化處理工藝，使緩慢連續(xù)加入的硅酸鈉盡快與新鮮的氫型的強酸型陽離子交換樹脂接觸反應(yīng)生成溶膠，從而維持反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物的pH值在≤5(最好是≤4.5)，這樣可以有效避免凝膠化反應(yīng)出現(xiàn)，使樹脂的交換、洗滌、再生可以順利反復(fù)進行，便于以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)的用于造紙的二氧化硅膠體溶液。


附圖1為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明實施例槳葉與螺旋帶的局部放大圖。
其中1、反應(yīng)容器；2、轉(zhuǎn)動軸；3、螺旋帶；4、槳葉；5、支撐桿；6、多孔板；7、錐體。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例參見附圖1和圖2所示，一種動態(tài)離子交換裝置，由反應(yīng)容器1以及設(shè)在反應(yīng)容器1中的攪拌器組成。反應(yīng)容器1為一直立的筒體容器，其下部設(shè)有多孔板6，底部為錐體7。所述的攪拌器由轉(zhuǎn)動軸2、槳葉4和螺旋帶3組合構(gòu)成，轉(zhuǎn)動軸2一端通過電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動軸2豎直設(shè)置在反應(yīng)容器1中央，槳葉4偏轉(zhuǎn)一角度并垂直固定在轉(zhuǎn)動軸2上，槳葉4在轉(zhuǎn)動軸2左右兩側(cè)成對設(shè)置，在轉(zhuǎn)動軸2軸向上下間隔布置數(shù)對。螺旋帶3設(shè)置在槳葉4旋轉(zhuǎn)半徑以外的容器空間中，且螺旋帶3內(nèi)緣的旋轉(zhuǎn)半徑大于槳葉4外緣的旋轉(zhuǎn)半徑。螺旋帶3由支撐桿5支承在轉(zhuǎn)動軸2上，槳葉4的偏轉(zhuǎn)角度與螺旋帶3在容器中的螺旋方向相反，使槳葉與螺旋帶對液體的推動方向相反，其中，槳葉4的螺旋方向為左旋，螺旋帶3的螺旋方向為右旋。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)離子交換裝置，包括一反應(yīng)容器[1]以及設(shè)在反應(yīng)容器[1]中的攪拌器，其特征在于所述的攪拌器由轉(zhuǎn)動軸[2]、槳葉[4]和螺旋帶[3]組合構(gòu)成，轉(zhuǎn)動軸[2]豎直設(shè)置在反應(yīng)容器[1]中央，槳葉[4]偏轉(zhuǎn)一角度并垂直固定在轉(zhuǎn)動軸[2]上，螺旋帶[3]設(shè)置在槳葉[4]旋轉(zhuǎn)半徑以外的容器空間中，螺旋帶[3]由支撐桿[5]支承在轉(zhuǎn)動軸[2]上，槳葉[4]的偏轉(zhuǎn)角度與螺旋帶[3]在容器中的螺旋方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)離子交換裝置，其特征在于螺旋帶[3]內(nèi)緣的旋轉(zhuǎn)半徑大于槳葉[4]外緣的旋轉(zhuǎn)半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)離子交換裝置，其特征在于槳葉[4]在轉(zhuǎn)動軸[2]左右兩側(cè)成對設(shè)置，在轉(zhuǎn)動軸[2]軸向上下間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)離子交換裝置，其特征在于反應(yīng)容器[1]下部設(shè)有底網(wǎng)或多孔板[6]，底部為錐形[7]。
全文摘要
一種動態(tài)離子交換裝置，包括一反應(yīng)容器以及設(shè)在反應(yīng)容器中的攪拌器，其特征在于所述的攪拌器由轉(zhuǎn)動軸、槳葉和螺旋帶組合構(gòu)成，轉(zhuǎn)動軸豎直設(shè)置在反應(yīng)容器中央，槳葉垂直固定在轉(zhuǎn)動軸上，螺旋帶設(shè)置在槳葉旋轉(zhuǎn)半徑以外的容器空間中，螺旋帶由支撐桿支承在轉(zhuǎn)動軸上，槳葉與螺旋帶在容器中的螺旋方向相反。該裝置能夠促使反應(yīng)物在反應(yīng)容器中處于循環(huán)翻動的運動狀態(tài)，使加入的反應(yīng)物與容器中新鮮的反應(yīng)物接觸反應(yīng)，以滿足一些化學(xué)反應(yīng)或離子交換過程的特殊需要。本發(fā)明動態(tài)離子交換技術(shù)應(yīng)用于制備造紙用納米二氧化硅溶膠的酸化處理工藝，可以有效避免凝膠化反應(yīng)出現(xiàn)，使樹脂的交換、洗滌、再生可以順利反復(fù)進行，便于以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)的用于造紙的二氧化硅膠體溶液。
文檔編號B01J19/20GK1562487SQ200410014730
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者譚安琪, 孫寶篪, 郁其平, 邵正理 申請人:蘇州天馬醫(yī)藥集團有限公司