积包含多个活性位点）。使用具有高操作容量的离子交换介质可以减小离子交换系统 的尺寸，使得其更易于整合到白水回收系统中。
[0038] 在一些实施方案中，离子交换介质包括离子交换树脂。离子交换树脂通常是由有 机聚合物制备的水不溶性基质材料。离子交换树脂可以以凝胶形式、多孔珠的形式或者允 许水输送经过离子交换树脂的任何其他合适的形式提供。
[0039] 在一些实施方案中，离子交换介质包括弱酸阳离子树脂（即，弱酸性的离子交 换树脂）。在一些实施方案中，弱酸阳离子树脂包含羧酸官能团。在一些实施方案中， 弱酸阳离子树脂包含另一些弱酸性官能团，如氨基甲基磷酸官能团或亚氨基二乙酸官能 团。合适的弱酸阳离子树脂的实例包括但不限于：来自Lanxess(Leverkusen，Germany) 的:TP 260、: TP 207 和 tewatit* CNP80-WS ;来自 Rohm and Haas Company (Philadelphia，PA)的 和 Dowex? MAC-3 ;和来自：Pu.r〇lite袭 Company(Bala Cynwyd，PA)的 SST80DL和 SST104。
[0040] 使用弱酸阳离子树脂作为离子交换介质在一些实施方案中可以是特别有利的。通 常，弱酸阳离子树脂具有相对较大的操作容量。此外，与许多其他的离子交换介质相比，弱 酸阳离子交换树脂的再生相对容易。例如，与许多常规的强酸阳离子（SAC)树脂（常规的 水软化中常常使用）不同，可以选择这样的弱酸阳离子树脂，其容易通过添加量为约100% 至120%化学计算当量的矿物酸而再生。对于许多常规的SAC树脂，再生通常通过供给水平 为约200%至约300%化学计算当量的NaCl (例如，盐水溶液中）来实现。在某些情况下， 使用如此大量的NaCl可以导致向环境的高盐排放。在某些情况下，盐水循环也可以潜在地 将氯化物大量引入软化剂流出物中。这可引起下游组件尤其是使用不锈钢管道的那些组件 和其他组件中相当大的腐蚀问题。
[0041] 在一些实施方案中，离子交换介质包括强酸阳离子树脂（即，强酸性的离子交换 树脂）。在一些实施方案中，强酸阳离子树脂包含磺酸官能团。合适的强酸阳离子树脂的实 例包括但不限于：来自 Lanxess 的 Ixwiltit?;S1667 和 1668 ;来自 Rohm and Haas Company 的 Amberlite? FPC23H、Dowex? Monosphere C-350、Dowex? G-26、Dowex? Monosphere C-10 和 Dowex? Monosphere Marathon C ;和来自Company 的 SST60H和 SST80DL。
[0042] 在一些实施方案中，离子交换介质包括螯合树脂。螯合树脂可以包括例如亚氨基 二乙酸。合适的螯合树脂包括但不限于来自Company的S930和来自Lanxess 的 TP207。
[0043] 虽然主要描述了使用树脂作为离子交换介质，但是应理解，本发明不受此限制， 并且在另一些实施方案中，可采用包括以下的离子交换介质：沸石、粘土（例如，蒙脱石粘 土）、土壤腐殖质或任何其他合适的离子交换介质。然而，在一些实施方案中，优选使用树脂 作为离子交换介质。例如，在一些情况下，沸石可能难以再生，可表现出高得多的污染物泄 漏，可导致颗粒脱落/释放，并且可需要频繁更换。
[0044] 离子交换容器110可以呈现出多种结构。在一些实施方案中，离子交换介质可以 固定在包括填充柱的离子交换容器110中。图1B是示例性离子交换容器110的透视示意 图。在图1B中，离子交换介质固定在容器隔室120中。离子交换容器还包括入口 125和出口 130。包含白水或来源于白水的液体输入流可以经由入口 125输送经过离子交换隔室120， 随后经由出口 130离开离子交换隔室120。离子交换介质可以例如通过在入口 125中或入口 125附近和/或出口 130中或出口 130附近放置网状物或其他筛网而固定在离子交换隔室 中，使得白水被输送经过离子交换介质而不携带离子交换介质或以其他方式将离子交换介 质输送出离子交换容器110。合适的柱包括由Graver Water Systems，New Providence，NJ ; General Electric ；Evoqua Water Technologies (Alpharetta，Georgia)(之前未 Siemens Water Technologies，Broussard，Louisiana)和 Bayer AG (Lanxess)设计和 / 或制造的那 些。虽然图IB中示出了单个离子交换容器，但本发明不限于使用单个离子交换容器，并且 在一些实施方案中，采用多个离子交换容器。
[0045] 在一些实施方案中，通过将离子交换介质固定在隔室120中，可以将有害离子从 白水流中移除或部分移除而无需向白水流中添加离子交换介质或任何其他材料，从而产生 通常不含所添加化学组分（除来源于离子交换介质的交换离子之外）的离子交换流。
[0046] 虽然已描述了离子交换介质容纳在离子交换容器中的系统，并且虽然使用其中容 纳离子交换介质的容器可以提供某些优点，但应理解本发明不受此限制，并且在另一些实 施方案中，离子交换介质可以用来处理白水而无需容纳在离子交换容器中。例如，可以将离 子交换介质添加到白水流中并随后从白水流中滤出，而没有将离子交换介质限定到特定的 离子交换容器中。
[0047] 在一些实施方案中，使用离子交换介质从白水流中移除至少部分的阳离子在约 5. 5至约8. 5或约5. 5至约7. 5的pH下进行。例如，在一些实施方案中，流入物pH可以在 这些范围内。在这样的pH范围内操作可以允许使用弱酸阳离子交换介质，其在中度酸性环 境中是稳定的（并且提供了多个优点，包括更高的操作容量，如本文其他地方所述的）。此 外，相对于Ca 2+和另一些微溶性离子在该pH范围之外的溶解度，在该pH范围内操作增加了 其溶解度。
[0048] 在白水被输送经过离子交换介质一段时间之后，可以处理离子交换介质以移除聚 集的多价阳离子并使离子交换介质再生，使得该介质再次能够将多价离子交换为单价离 子。例如，在一些实施方案中，可以使酸性溶液（例如，稀酸溶液，如0. 5%至4%的氏504或 0. 5 %至10 %的HC1 (例如，5 %至10 %的HC1))流经离子交换介质，导致从离子交换介质中 除去多价离子。该步骤可以用于将多价离子和另一些污染物集中到小的可管理的废液流 (例如，图1A中的流112)中，在一些实施方案中，可以将所述废液流中和或者将其排放至例 如中央废水处理厂。在移除白水污染物之后，可以使离子交换树脂再生，例如，使用以上在 一些实施方案中所述的工艺步骤（其中采用基于弱酸阳离子的离子交换介质和基于强酸 阳离子的离子交换介质）进行再生。确定离子交换树脂移除污染物质（如多价离子）的选 择性的能力、从离子交换介质中除去污染物以进行后续处置的能力以及再使用离子交换介 质的能力代表了本文所述的本发明离子交换系统的多个显著益处。
[0049]在一些实施方案中，可以使用碱性溶液来中和离子交换介质，以保持离子交换装 置中或从离子交换介质流出的经处理白水中的中性或近中性pH。例如，在采用弱酸阳离子 树脂的一些实施方案中，用碱中和该树脂以保持离子交换流出物中的近中性pH并且防止 下游氯释放。
[0050]在离子交换介质再生期间离子交换装置的流出物pH和操作pH所调整（例如，使 用碱性溶液）的程度通常以其中使用白水回收工艺的特定造纸系统的需求为基础。例如， 许多造纸厂向纸浆中引入填料。经常添加填料（例如，沉淀碳酸钙（PCC)和研磨碳酸钙 (GCC)、滑石、粘土、二氧化硅和其他填料），原因是其比木纤维成本低。PCC、GCC和其他填料 还提高了纸页的亮度并且经常与细白纸产品（如复印纸）一起使用。白水pH的轻微下降 变化容易使很大一部分的PCC和/或GCC溶解。在这样的情况下，PCC和GCC的C0 3部分溶 解并转化为C02，随后从离子交换柱中释放出来。当溶液的pH从8降至7时，溶解钙的量增 加了约2个数量级。当溶液经过弱酸阳离子（WAC)树脂时，溶液的pH可以因弱酸阳离子树 脂的酸性环境而降低。pH的下降变化越大，溶解钙的增加就越大。
[0051] PCC和GCC的溶解可尤其重要，例如，对于细白纸产品而言以及对于盒工业而言。 在将PCC和GCC引入纸机后，其主要作为产品离开纸机并且其任务完成。在一些实施方案 中，残留PCC和GCC经过纸生产工艺的网并且可存在于白水中。所述白水然后经常重复使 用。当其返回到纸机时，其可接触施胶化学（size chemistry)。常见的施胶剂烷基琥J白酸 酐（ASA)与多价阳离子（特别是钙）形成水解反应产物。在离子交换介质中在稍低pH条件 下从PCC或GCC中溶解出钙并随后移除溶解钙和/或移除背景溶解钙可以抑制或防止ASA 水解反应。反应的副产物非常粘，并且污染造纸毛毡、喷头和其他机械装置。目前，利用化 学添加剂如铝化合物来减缓ASA与钙的水解反应。除去钙可以显著地减少对铝化合物的需 求并提尚ASA的性能。
[0052] 因此，在一些实施方案中，可以选择待回收的液体输入流使得液体输入流包含碳 酸钙（例如，PCC或GCC的形式）。在一些这样的实施方案中，在使用离子交换介质移除至少 部分的阳离子期间和/或之前，可以调整或保持进入离子交换处理步骤的流的pH为约7. 5 或低于约7. 5、约7. 2或低于约7. 2或者约7. 1或低于约7. 1 (和/或，在一些实施方案中， 大幅低于中性，例如5. 5)。在一些这样的实施方案中，调整或保持液体输入流的pH包括使 液体输入流接触离子交换介质，和使离子交换介质的操作pH降低液体输入流的pH(例如， 通过使用酸性离子交换介质，如WAC树脂）。在一些实施方案中，使离子交换介质的较低操 作pH降低进料流的pH可以导致碳酸钙（例如，沉淀碳酸钙）溶解并且使离子交换介质能 够吸收游离钙离子。
[0053]例如，在一些实施方案中，离子交换介质可以配置为从液体输入流（例如，图1A中 的流105)中移除至少部分的离子，并且在一些这样的实施方案中，回收方法包括在使用离 子交换介质从滤液流中移除至少部分的阳离子期间和/或之前调整或保持液体输入流的 pH为约7. 5或低于约7. 5 (或者约7. 2或低于约7. 2、或者约7. 1或低于约7. 1、和/或在一 些实施方案中低达例如5. 5)，使得至少部分的碳酸钙溶解在液体输入流中。在一些实施方 案中，离子交换介质可以配置为从上清液流（例如，图2A中的流215,在下面更详细地进行 描述）中移除至少部分的离子，并且在一些这样的实施方案中，回收方法包括在使用离子 交换介质从上清液流中移除至少部分的阳离子期间和/或之前调整或保持上清液流的pH 为约7. 5或低于约7. 5 (或者约7. 2或低于约7. 2、或者约7. 1或低于约7. 1、和/或在一些 实施方案中大幅低于中性，例如5. 5)。在一些实施方案中，离子交换介质可以配置为从滤液 流（例如，图3中的流330,在下面更详细地描述）中移除至少部分的离子，并且在一些这样 的实施方案中，回收方法包括在使用离子交换介质从滤液流中移除至少部分的阳离子期间 和/或之前调整或保持滤液流的pH为约7. 5或低于约7. 5 (或者约7. 2或低于约7. 2、或者 约7. 1或低于约7. 1，和/或在一些实施方案中大幅低于中性，例如5. 5)。在这些实施方案 的任意一个或更多个中，一旦输入流接触离子交换介质，就可以通过离子交换介质保持或 降低输入流的PH，这可以导致碳酸钙溶解并且使离子交换介质能够吸收游离钙离子。
[0054] 根据一些实施方案，光学增亮剂可任选地存在于供给至白水回收系统的白水中。 在光学增亮剂存在于白水中的一些实施方案中，离子交换介质可以用于移除供给至离子交 换介质的液体流中至少部分的光学增亮剂。因此，离子交换介质可以用于移除离子（如上 所述）、光学增亮剂、和/或离子和光学增亮剂二者。
[0055] 参照图1，例如，在一些实施方案中，液体输入流105包含一种或更多种光学增亮 剂（除以上提到的液体输入流105的组分之外或者替代以上提到的液体输入流105的组 分）。在一些实施方案中，液体输入流105流经容纳离子交换介质的离子交换容器110。当 液体输入流105与离子交换介质接触时，可以移除液体输入流105中至少部分的光学增亮 剂，使得流出物流115中光学增亮剂的量低于液体输入流105中光学增亮剂的量。在一些 实施方案中，流出物流115中光学增亮剂的量比液体输入流105中光学增亮剂的量低至少 约50%、低至少约60%、低至少约70%、低至少约80%、低至少约90%、低至少约95 %或低 至少约99%。
[0056] 离子交换步骤可用于移除各种各样的光学增亮剂。光学增亮剂是将在可见光谱之 外的入射电磁辐射转化为发出的可见光的组合物。在一些实施方案中，光学增亮剂将紫外 电磁辐射（即，波长为约l〇〇nm至约400nm的电磁辐射）转化为可见光。例如，光学增亮 剂可将波长为约340nm至约370nm的紫外电磁辐射转化为可见光。在一些实施方案中，光 学增亮剂将入射电磁辐射转化为暗淡（blur)区域中的可见光（例如，波长为约420nm至约 470nm)〇
[0057] 根据一些实施方案，光学增亮剂可包含荧光材料和/或磷光材料。在某些但不一 定是所有的实施方案中，例如，可期望地使用包含例如荧光材料的光学增亮剂，这是因为相 对于例如磷光材料而言，在荧光材料中可以实现相对快速的电磁辐射再发射。光学增亮剂 可用于相关的造纸工艺以改进纸颜色的外观，例如，产生"增白"作用。例如，光学增亮剂可 通过增加由纸反射的蓝光总量用于使纸看起来不那么黄。
[0058] 在一些实施方案中，离子交换工艺可以用于至少部分地移除包含负电荷的光学增 亮剂。也就是说，离子交换工艺可以用于至少部分地移除一种或更多种阴离子光学增亮剂。 例如，通过离子交换步骤移除的光学增亮剂可包含至少一种H 2N阴离子。不希望受任何特 定理论束缚，认为H2N离子可被吸引至阳离子交换树脂。
[0059] 可适于移除光学增亮剂的离子交换树脂的实例包括但不限于：来 自 Lanxess(Leverkusen? Germany)的LewatifTF> 26〇、Lew.atit*tp2〇、 LewatiP CNP80-WS、Lewatit，S 1667 和；Lewatit? S 1668 ;来自 Rohm and Haas Company(Philadelphia，PA)的 Dowex? Monosphere C-350、Dowex? G_26、Dowex? Monosphere C-10、Dowex? Monosphere Marathon C、 IMACf:HP336、Dowex? MAC-3 和 Amberlite? FPC23H;和来自 Purolite滅 Company(Bala Cynwyd，PA)的 SST80DL、ST60H、 SST80DL、SST104、S930。光学增亮剂可以通过使用例如弱碱阴离子树脂（如例如，Lanxess Corp 的 MP64 和 MP62 和 / 或 Dow (通过 Rohm and Haas)的 IRA93 和 / 或 IRA45)的离子交 换移除。
[0060] 在一些实施方案中，离子交换工艺可以用于至少部分地移除包含至少一种芳族基 团的光学增亮剂。
[0061] 在一些实施方案中，使用离子交换工艺移除的光学增亮剂是磺化的。例如，光学增 亮剂可为二磺化化合物、四磺化化合物或六磺化化合物。在一些实施方案中，光学增亮剂可 以包含磺化的芳族基团。
[0062] 可使用离子交换步骤至少部分移除的光学增亮剂的类型的实例包括但不限于： 芪、香豆素、咪唑啉、二唑、三唑和/或苯并唑啉。例如，在一些实施方案中，使用离子交换 介质至少部分移除的光学增亮剂包括三嗪-芪（其可为二磺化的、三磺化的或四磺化的） 和/或联苯-芪。在一些实施方案中，使用离子交换介质至少部分移除的光学增亮剂包括 二氨基芪-二磺酸盐、二氨基芪-三磺酸盐、二氨基芪-四磺酸盐和/或二苯乙烯基联苯 (distrylbiphenyl)。在一些实施方案中，使用离子交换介质至少部分移除的光学增亮剂包 括二氨基芪磺酸。常见的可移除光学增亮剂的实例包括但不限于：对硝基甲苯邻磺酸、4， 4'-二硝基芪2,2< -二磺酸和/或4，f -二氨基4，f -二硝基芪2,2< -二磺酸2， 2，-二磺酸（D. A. S. D. A.)。
[0063] 考虑到本公开内容，本领域普通技术人员仅使用常规实验就能够选择适于移除特 定光学增亮剂的离子交换介质（例如，离子交换树脂）。为了确定特定离子交换介质移除特 定光学增亮剂的能力，本领域普通技术人员将使包含光学增亮剂的水经过离子交换介质并 测量被移除的光学增亮剂的量，如例如以下实施例3所述。在某些（但不一定是所有的） 实施方案中，由于弱酸离子交换介质的高容量、高化学效率、在高温下操作的能力和/或在 升高温度下增加的容量，所以使用其可以是有利的。
[0064] 除了从白水中移除微溶性离子之外，本文描述的白水处理系统还可以利用多种系 统（包括基于絮凝的系统）来移除白水流中的悬浮固体并降低白水流中阴离子胶体物质 (即，阴离子垃圾）的水平。阴离子垃圾降低了纸脱水工艺的有效性。这在被迫干燥脱水不 良的纸页时可以导致纸机干燥部处的蒸汽/能量消耗量增加。此外，限制白水中阴离子垃 圾的量降低了白水回收工艺的总化学品消耗。经常需要专用化学添加剂（如聚丙烯酰胺和 更常见的铝化合物）来抵消阴离子胶体垃圾的存在。阴离子垃圾可以降低与这些专用化学 品的反应性，使部