酸性溶液发生系统及方法与流程

1.本发明属于仪表技术领域，涉及一种酸性溶液发生系统及方法，用于化学仪表中酸性溶液发生。


背景技术：

2.化学仪表是化学成分分析中重要的仪器设备，化学仪表根据工作原理的要求，必须在反应过程中加入酸性溶液作为反应介质，例如硅表的反应试剂就需要加入硝酸、浓硫酸等强酸性的化学试剂才能完成测量工作。现有的传统化学试剂添加一般都是采用人工在实验室事先配制完成，然后再定量加入到化学仪表的试剂瓶中作为仪表的反应试剂备用。但是这种添加化学试剂的方法主要有以下缺点：(1)化学仪表维护人员不可避免的需要接触到强酸性的试剂，不少强酸性试剂还具有挥发性，无论是直接接触还是间接接触都有可能造成危及人身的安全事故；(2)强酸性试剂从采购到使用的管理非常复杂，给维护工作人员带来一系列的管理问题，增加维护费用。


技术实现要素：

3.针对现有仪表酸性试剂存在的技术问题，本发明提供一种酸性溶液发生系统及方法，实现酸性溶液的自动制备，安全可靠，成本低；减少管理维护工作，能广泛应用。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种酸性溶液发生系统，包括阳离子交换树脂柱、阳离子交换膜装置和电解装置；所述阳离子交换树脂柱上分别设置进液口、再生液出口、氢离子进口和出酸口；所述进液口分别与再生液出口和出酸口相连通；所述再生液出口与阳离子交换膜装置相连通；所述电解装置经阳离子交换膜装置与氢离子进口相连通。
6.进一步的，所述阳离子交换树脂柱包括柱体以及设置在柱体内的阳离子交换树脂；所述进液口、再生液出口、氢离子进口和出酸口分别置于柱体上。
7.进一步的，所述阳离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。
8.进一步的，所述酸性溶液发生系统还包括与进液口相连通的中性液储槽。
9.进一步的，所述酸性溶液发生系统还包括与出酸口相连通的酸性溶液收集槽。
10.进一步的，所述酸性溶液发生系统还包括与阳离子交换膜装置相连通的排水槽。
11.进一步的，所述电解装置包括电解池以及置于电解池内的电解电极；所述电解池经阳离子交换膜装置与氢离子进口相连通；所述电解电极为铂金电极。
12.进一步的，所述酸性溶液发生系统还包括分别与电解电极和阳离子交换树脂柱连接的电源。
13.一种酸性溶液发生系统的发生方法，包括以下步骤：
14.1)中性盐溶液通过阳离子交换树脂柱，中性盐溶液中的阳离子与阳离子交换树脂上的氢离子进行交换，交换出来的氢离子与中性盐溶液中的阴离子结合产生酸性溶液，中性盐溶液中的阳离子交换吸附在阳离子交换树脂柱上；
15.2)电解电极在电源的作用下将通入电解池内的水电解产生氢离子和氢氧根离子，通过阳离子交换膜装置后，氢离子进入阳离子交换树脂柱，将交换吸附在阳离子交换树脂上的中性盐溶液中的阳离子再生出来，然后经阳离子交换膜装置后排出。
16.进一步的，所述电源的直流电压24v，电流大小为0～1a。
17.本发明的有益效果是：
18.1、本发明提供的酸性溶液发生系统及方法，只需提供所需酸的中性盐溶液，然后将中性盐溶液通过阳离子交换树脂柱就可得到相应的酸性溶液，用于化学仪表中，避免直接接触酸性溶液造成的各种安全事故，安全可靠，节省酸性溶液过程中的采购和管理流程环节，减少维护工作，降低成本；同时借助电解装置以及阳离子交换膜对阳离子交换树脂柱内的树脂进行再生，达到阳离子交换树脂失效与再生之间的动态平衡，提高酸的生成效率。
19.2、本发明提供的装置能够小型化集成到化学仪表系统中，便于各类型化学仪表的推广和应用。
20.3、本发明提供的发生系统，自动化程度较高，整个系统无需更换耗材备件，无需人工介入再生树脂，减少系统的后期维护工作量，易于推广应用。
附图说明
21.图1为本发明提供的发生系统示意图；
22.图2为本发明提供的阳离子交换树脂柱结构示意图；
23.其中：
24.1—中性液储槽；2—阳离子交换树脂柱；3—酸性溶液收集槽；4—阳离子交换膜装置；5—电源；6—电解电极；7—排水槽。
具体实施方式
25.现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
26.实施例1
27.参见图1，本实施例提供的酸性溶液发生系统，包括阳离子交换树脂柱2、阳离子交换膜装置4和电解装置；阳离子交换树脂柱2上分别设置进液口、再生液出口、氢离子进口和出酸口；进液口分别与再生液出口和出酸口相连通；再生液出口与阳离子交换膜装置4相连通；电解装置经阳离子交换膜装置4与氢离子进口相连通。
28.参见图2，本实施例中，阳离子交换树脂柱2包括柱体以及设置在柱体内的阳离子交换树脂；进液口、再生液出口、氢离子进口和出酸口分别置于柱体上。
29.具体的，进液口置于柱体左侧壁上，出酸口置于柱体底部上；再生液出口、氢离子进口均置于柱体右侧壁上，且氢离子进口位于再生液出口上部。
30.阳离子交换树脂为强酸型阳离子交换树脂。树脂的型号为001
×
7。
31.本实施例中，酸性溶液发生系统还包括与进液口相连通的中性液储槽1。中性储液槽1内放置中性盐溶液。
32.本实施例中，酸性溶液发生系统还包括与出酸口相连通的酸性溶液收集槽3，交换生成的酸性溶液排入酸性溶液收集槽3内。
33.本实施例中，酸性溶液发生系统还包括与阳离子交换膜装置4相连通的排水槽7，
再生后的中性盐溶液中的阳离子经阳离子交换膜装置4后排入排水槽7内收集。
34.本实施例中，电解装置包括电解池以及置于电解池内的电解电极6；电解池经阳离子交换膜装置4与氢离子进口相连通；电解电极6为铂金电极，选择此类电极主要是考虑到导电性、防腐及成本问题。电解池内充满水。
35.本实施例中，酸性溶液发生系统还包括分别与电解电极6和阳离子交换树脂柱2连接的电源5。通过电源5向电解电极6和阳离子交换树脂柱2供电，使其工作。
36.本实施例提供的酸性溶液发生系统的发生方法，包括以下步骤：
37.1)中性盐溶液通过阳离子交换树脂柱2，中性盐溶液中的阳离子与阳离子交换树脂上的氢离子进行交换，交换出来的氢离子与中性盐溶液中的阴离子结合产生酸性溶液，中性盐溶液中的阳离子交换吸附在阳离子交换树脂柱2上；
38.2)电解电极6在电源5的作用下将通入电解池内的水电解产生氢离子和氢氧根离子，通过阳离子交换膜装置4后，氢离子进入阳离子交换树脂柱2中，将交换吸附在阳离子交换树脂上的中性盐溶液中的阳离子再生出来，然后经阳离子交换膜装置4后排出。
39.实施时，电源5选择电流可调的的恒定电流电源，电源5的直流电压24v，电流大小不超过1a。
40.例如，化学仪表需要酸性溶液为盐酸溶液，通过本技术提供的系统产生酸性溶液。
41.实施时，中性盐溶液选择nacl溶液并放置在中性液储槽1内，阳离子交换树脂柱2接通电源5开始工作，nacl溶液经进液口进入阳离子交换树脂柱2内，阳离子交换树脂上附着的氢离子(h
+
)与nacl溶液中的阳离子(na
+
)进行交换，阳离子(na
+
)被吸附在阳离子交换树脂上，而从阳离子交换树脂上交换出来的氢离子(h
+
)与nacl溶液中的阴离子(cl-)结合产生hcl溶液，从出酸口排放至酸性溶液收集槽3内储存，然后通过管道通入化学仪表内；
42.当阳离子交换树脂上附着的氢离子(h
+
)不断与nacl溶液中的na
+
离子进行交换直至所有的氢离子(h
+
)均被交换下来，不能产生酸性溶液，且阳离子交换树脂不断通电使用活性失效，需要对其进行再生，此时电解电极6在电源5的作用下，将电解池内的水电解产生氢离子(h
+
)和氢氧根离子(oh-)，电解水经过阳离子交换膜装置4时，氢离子(h
+
)通过阳离子交换膜从氢离子进口进入阳离子交换树脂柱2内，氢离子(h
+
)与吸附在阳离子交换树脂上的阳离子(na
+
)进行交换再生，氢离子(h
+
)被重新吸附在阳离子交换树脂上，再生出来的阳离子(na
+
)从再生液出口进入阳离子交换膜装置4内，与未通过阳离子交换膜的oh-混合后排入排水槽7内排放，整个处理流程不仅避免阳离子交换树脂的失效，同时对阳离子交换树脂进行再生，达到态平衡效果；从而确保阳离子交换树脂在持续供电的情况下不会失效又能实时处理中性盐溶液，以达到不断产生需要的酸性溶液的目的。
43.本技术提供的发生系统，中性盐溶液选择与需要产生的酸性溶液相对应的中性盐溶液即可，从而通过阳离子交换树脂自动制备相应的酸性溶液，安全可靠，节省采购和管理酸性溶液的流程操作，降低成本，便于各类型化学仪表的推广和应用。