一種離子解吸裝置及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過離子交換技術處理已吸附了某種目標金屬離子的待解吸樹脂的解吸裝置及其操作方法，特別涉及一種操作連續(xù)、靈活，解吸效率高的離子解吸裝置及其操作方法，屬于金屬元素分離與回收、含鹽廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]在冶金或無機鹽生產(chǎn)等工業(yè)中，所處理的液體或所排放的廢液中常都含一定量金屬離子，如電鍍廢水中含鉻離子、碳酸鉀廢水中含鉀離子等，若直接排放，不僅污染環(huán)境，而且還會浪費大量金屬資源。因此，回收其中的金屬離子是實現(xiàn)資源高效利用及節(jié)能減排的重要舉措。目前，工業(yè)上有關處理回收其中金屬離子的方法有化學沉淀法、膜分離法、生物法及離子交換法等，相對而言，離子交換法降低了二次污染，且材料可重復利用，得到了較多企業(yè)和研究者的關注。
[0003]利用離子交換技術處理和回收液體中的金屬離子，一般分為吸附和解吸兩個過程，通過吸附過程實現(xiàn)初始液體中目標金屬離子的提取與分離，再通過解吸過程實現(xiàn)目標金屬離子的回收與樹脂的循環(huán)利用。基于離子交換操作的基本特點和要求，對應離子交換設備結構及其操作時所考慮的因素包括:樹脂與溶液之間高效接觸，樹脂與溶液在設備中有足夠的接觸時間，樹脂與溶液之間能夠有效的分離，設備簡單及操作連續(xù)、靈活，樹脂的磨損與破碎低、且可循環(huán)利用等。當前工業(yè)上常用的離子交換設備有固定床、移動床和流化床，固定床雖能滿足處理要求，但也存在管線復雜、閥門多、操作連續(xù)性差等不足。對此，一些研究者提出了連續(xù)式移動床或流化床離子交換設備及其操作方法，如美國的金斯(Higgins)環(huán)形離子交換設備、日本的阿沙希(Asahi)移動床離子交換設備、加拿大的希姆斯利(HimsIey)塔、國內天津大學研制的可翻轉塔板多級流化床(TPCIX)等，上述離子交換設備雖在工業(yè)中得到了成功應用，但也分別存在設備及操作復雜、離子交換效率偏低等問題，且多側重于離子交換的吸附過程。雖然吸附與解吸從原理上都屬于離子交換過程，但兩個過程所要實現(xiàn)的工藝目的不同，故其設備及操作調控方法不同，而單獨針對解吸過程工藝特點所開發(fā)的設備及其操作方法報道相對較少。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，通過離子交換技術處理已吸附了某種目標金屬離子的待解吸樹脂，為其提供一種操作連續(xù)、靈活，解吸效率高的離子解吸裝置及其操作方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過下列途徑實現(xiàn):
[0006]—種離子解吸裝置，其特征是:至少包括離子解吸系統(tǒng)、液固分離系統(tǒng)、樹脂輸送系統(tǒng)和液體輸送系統(tǒng)；所述的離子解吸系統(tǒng)主要包括內環(huán)液體分布器、外環(huán)液體分布器、導流筒和外筒體；所述的導流筒與外筒體同軸置于外筒體內部，內環(huán)液體分布器置于外筒體內部導流筒的正下方，外環(huán)液體分布器置于外筒體與導流筒間環(huán)隙的內部；所述的液固分離系統(tǒng)置于離子解吸系統(tǒng)外筒體的上方，通過輸送管線與其相連；所述的樹脂輸送系統(tǒng)至少包括待解吸樹脂加料器，通過管線與離子解吸系統(tǒng)外筒體的外壁相連；所述的液體輸送系統(tǒng)至少包括解吸液儲槽、新鮮原料液體解吸劑儲槽和輸送栗，通過管線分別與離子解吸系統(tǒng)內的內環(huán)液體分布器和外環(huán)液體分布器相連。
[0007]所述的導流筒與外筒體橫截面積之此為0.2-0.7，導流筒上端口所在截面與外筒體上方液固出口所在截面的距離為1.0m-3.0m,導流筒下端口所在截面與外筒體底部距離為 0.8m-1.2mο
[0008]所述的內環(huán)液體分布器為倒錐體板式結構，置于外筒體內部導流筒的正下方，倒錐體側壁夾角為45° -60° ;所述的倒錐體上板面所在截面與導流筒下端口所在截面的距離為0.2m-0.5m，與導流筒橫截面積之此為0.8-1.0，基于導流筒橫截面積的開孔率為0.1% -1.
[0009]所述的外環(huán)液體分布器為環(huán)管結構，置于外筒體與導流筒間環(huán)隙的內部，環(huán)管中心線所在平面位于導流筒下端口所在平面的上方，其距離為0.2m-0.4m，環(huán)管水平投影面積與外筒體與導流筒間環(huán)隙面積的此值為0.2-0.4，基于外筒體與導流筒間環(huán)隙面積的開孔率為0.1%-1%，開孔方向與豎直向上方向的夾角為-60° -+60°指開孔方向偏向外筒體內壁一側，“ + ”指開孔方向偏向導流筒外壁一側。
[0010]所述的樹脂輸送系統(tǒng)通過管線與離子解吸系統(tǒng)外筒體的外壁相連，其連接口位于外環(huán)液體分布器環(huán)管中心線所在平面上方0.3m-0.5m所在截面高度處。
[0011]—種離子解吸裝置的操作方法，其特征是:第一路液體解吸劑經(jīng)由內環(huán)液體分布器進入導流筒內，與導流筒內待解吸的固體樹脂以鼓泡床和湍動床狀態(tài)接觸；第二路液體解吸劑經(jīng)由外環(huán)液體分布器進入外筒體和導流筒間的環(huán)隙內，與環(huán)隙內待解吸的固體樹脂以移動床狀態(tài)接觸；導流筒內表觀液速高于環(huán)隙內的表觀液速，以此在環(huán)隙與導流筒間形成壓力差；導流筒內的液固兩相向上移動，在導流筒上端口，固體樹脂溢流進入環(huán)隙內并向下移動，在壓力差的推動下，由環(huán)隙下方重新進入導流筒，以此形成固體樹脂的環(huán)流流動；流經(jīng)導流筒后的第一路液體和流經(jīng)環(huán)隙后的第二路液體共同經(jīng)外筒體上方管線進入液固分離系統(tǒng)，分離后的液體進入解吸液儲槽，分離后的固體樹脂與來自待解吸樹脂加料器內的樹脂通過輸送管線進入外筒體與導流筒間的環(huán)隙內；解吸后的樹脂由外筒體下部排出。
[0012]所述的第一路液體解吸劑作為可選擇的方式，依解吸過程目標不同其操作選擇不同，若以提高待解吸樹脂內的離子解吸率為目標，第一路液體解吸劑選擇新鮮的原料液體解吸劑，若兼顧提高系統(tǒng)排出的解吸液濃度，第一路液體解吸劑選擇已排入解吸液儲槽內的解吸液；所述的第二路液體解吸劑為來自新鮮原料液體解吸劑儲槽內的解吸劑。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相此，存在明顯的優(yōu)點在于:
[0014](I)待解吸樹脂在導流筒區(qū)和環(huán)隙區(qū)環(huán)流流動，可多次與新鮮原料液體解吸劑接觸，因而對待解吸樹脂可靈活、高效的調控其解吸效率；同時，針對不同解吸階段動力學特點，可分別通過對導流筒區(qū)液固順流接觸和環(huán)隙區(qū)液固逆流接觸的操作條件及流動狀態(tài)的調節(jié)進行調控。
[0015](2)工藝操作靈活，若以提高待解吸樹脂中目標金屬離子的解吸率為目的，第一路液體解吸劑可選擇新鮮原料液體解吸劑，若兼顧提高解吸后液體中目標離子的濃度，第一路液體解吸劑可選擇液固分離系統(tǒng)排出的解吸液。
[0016](3)設備結構簡單，操作過程連續(xù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種離子解吸裝置及其流程示意圖；
[0018]圖2是一種離子解吸裝置離子解吸系統(tǒng)的結構示意圖；
[0019]圖3是一種離子解吸裝置及其操作方法實施例1的實施效果；
[0020]圖4是一種離子解吸裝置及其操作方法實施例2的實施效果。
【具體實施方式】
[0021]下面通過幾個具體的實施例并結合附圖來詳細說明本發(fā)明。
[0022]實施例1
[0023]參見附圖1-附圖3，本實施例的一種離子解吸裝置，其特征是:至少包括離子解吸系統(tǒng)、液固分尚系統(tǒng)、樹脂輸送系統(tǒng)和液體輸送系統(tǒng)。尚子解吸系統(tǒng)主要包括內環(huán)液體分布器4、外環(huán)液體分布器5、導流筒6和外筒體7 ;導流筒6與外筒體7同軸置于外筒體7內部，內環(huán)液體分布器4置于外筒體7內部導流筒6的正下方，外環(huán)液體分布器5置于外筒體7與導流筒6間環(huán)隙的內部；液固分離系統(tǒng)8置于離子解吸系統(tǒng)外筒體7的上方，通過輸送管線與其相連；樹脂輸送系統(tǒng)至少包括待解吸樹脂加料器9，通過管線與離子解吸系統(tǒng)外筒體7的外壁相連；液體輸送系統(tǒng)至少包括解吸液儲槽10、新鮮原料液體解吸劑儲槽2和輸送栗
1、3、11，通過管線分別與離子解吸系統(tǒng)內的內環(huán)液體分布器4和外環(huán)液體分布器5相連。
[0024]導流筒6與外筒體7橫截面積之比為0.3，導流筒6上端口所在截面與外筒體7上方液固出口所在截面的距離為3.0m,導流筒6下端口所在截面與外筒體7底部距離為
1.0m0
[0025]內環(huán)液體分布器4為倒錐體板式結構，置于外筒體7內部導流筒6的正