一种水处理离子交换树脂分离度测试系统及测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种水处理离子交换树脂分离度测试系统及测试方法。该测试系统包括树脂分离柱、柱塞式计量泵、三通调节阀、水箱，水箱通过管道与三通调节阀的第一端口连接，该连接管道上设有柱塞式计量泵，树脂分离柱的底部开口与三通调节阀的第二端口连接，树脂分离柱的顶部开口通过管道排空，三通调节阀的第三端口排空，树脂分离柱上具有刻度。本发明还提供了一种水处理离子交换树脂分离度测试方法，其是采用上述测试系统进行。本发明提供的水处理离子交换树脂分离度测试装置及测试方法实现了对高速混床树脂分离度的定量测定，对树脂分离设备的树脂分离效果给以科学的、定量化的判定。
【专利说明】一种水处理离子交换树脂分离度测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水处理离子交换树脂分离度测试系统及测试方法，属于水处理树 脂再生【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 高速混床是电厂凝结水精处理系统的重要单元，高速混床树脂的交叉污染是影响 出水水质的重要因素。因此，如何减少树脂的交叉污染，就成了凝结水精处理的主要研究课 题。目前减少交叉污染的方法是采用高塔分离法、锥体分离法等先进的树脂分离设备，通过 优化设备工艺参数和树脂选型等方法来提高阴阳树脂的分离度。
[0003] 树脂分离度是衡量高速混床树脂交叉污染的重要指标之一，阴树脂在阳树脂层中 的含量和阳树脂在阴树脂层中的含量的百分比即为树脂的分离度。采用高塔分离工艺，可 使高速混床阴、阳树脂得到较彻底的分离。资料认为，此系统可使阴树脂在阳树脂层中的含 量和阳树脂在阴树脂层中的含量小于0. 1%。
[0004] 目前，树脂分离度常用于高速混床(也可用于一般水处理混床）树脂分离程度的定 性分析中，如高速混床出水水质较差或周期制水量偏低可能与树脂分离度较低有关，而很 少采取阳树脂塔(分离塔中分离好的阳树脂输送到阳树脂塔待再生）和阴树脂塔(分离塔中 分离好的阴树脂输送到阴树脂塔待再生）中的树脂进行树脂分离度的定量测定，主要原因 是没有树脂分离度测试系统及方法。
[0005] 因此，实现对高速混床树脂分离度的定量测定，对树脂分离设备的树脂分离效果 给以科学的、定量化的判定，对于优化树脂分离设备的树脂分离工艺参数、提高树脂的再生 水平，进而提高高速混床的出水水质及出力具有非常重要的指导意义和实用价值。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种水处理离子交换树脂分离度测 试系统，采用该测试系统可以很方便地实现对于树脂分离度的测定。
[0007] 本发明的目的还在于提供一种基于上述测试系统的水处理离子交换树脂分离度 测试方法。
[0008] 为达到上述目的，本发明提供了一种水处理离子交换树脂分离度测试系统，其包 括树脂分离柱、柱塞式计量泵、三通调节阀、水箱，其中，所述水箱通过管道与所述三通调节 阀的第一端口连接，并且该连接管道上设有柱塞式计量泵，所述树脂分离柱的底部开口与 所述三通调节阀的第二端口连接，所述树脂分离柱的顶部开口通过管道排空，所述三通调 节阀的第三端口排空，所述树脂分离柱上具有刻度。
[0009] 本发明所提供的上述测试系统是基于电厂实际应用需要，结合高速混床离子交换 树脂性能和离子交换水处理工艺技术开发的一套水处理离子交换树脂分离度测试系统，该 系统可以用于电厂凝结水精处理混床树脂再生工艺对树脂分离度的定量测定。
[0010] 根据本发明的具体实施方案，优选地，上述测试系统还包括一排放池，以便收集通 过三通阀的第三端口和树脂分离柱的顶部开口流出的水，三通调节阀的第三端口通过管道 与排放池连接，树脂分离柱的顶部开口通过管道与排放池连接。
[0011] 树脂分离柱是本发明提供的分离度测试系统的核心部件，为了达到对阴离子交换 树脂中混入的阳离子交换树脂和阳离子交换树脂中混入的阴离子交换树脂的完全分离，考 虑到精处理混床树脂粒径、密度、溶胀性等性能指标特点，该树脂分离柱可以采用有机玻璃 材质。在本发明中，该树脂分离柱需要垂直或者近似垂直放置，可以设置一个分离柱支架来 固定该树脂分离柱。树脂分离柱表面的刻度为高度线刻度，可以用来度量树脂分层界面的 高度，从而确定树脂的量。
[0012] 根据本发明的具体实施方案，优选地，本发明所采用的树脂分离柱的高度为 1200-1500mm，内径为 15-25mm (优选为 20mm)。
[0013] 根据本发明的具体实施方案，优选地，本发明所采用的树脂分离柱的材质为有机 玻璃。
[0014] 根据本发明的具体实施方案，优选地，树脂分离柱两端的接头为螺纹接头。采用螺 纹接头便于树脂的装填和更换。
[0015] 根据本发明的具体实施方案，优选地，树脂分离柱的进出水结构为双层多孔板夹 尼龙网结构。采用该结构可以防止树脂漏出。
[0016] 柱塞式计量泵是本发明提供的分离度测试系统的重要部件，采用柱塞式计量泵作 为树脂分离柱内树脂反洗分层用水的驱动部件，巧妙地利用了柱塞泵脉冲计量式工作特 点，为树脂分离柱中树脂的有效分离起到了规律的振动和筛分作用，这一作用对于逆流反 洗的树脂的有效分离起到了关键作用。
[0017] 三通调节阀可以对进入分树脂离柱的水的流量进行有效调节。在树脂分层的初 期，通过调节阀门流量，使树脂分离柱中树脂保持适度的膨胀高度，树脂分离柱中的树脂在 逆水流的作用下充分运动起来。由于阴离子交换树脂、阳离子交换树脂的密度差异和粒径 差异，两种树脂会逐渐分开，阳离子交换树脂在下面，阴离子交换树脂向上运动处于上层。 当两种树脂基本分开分层之后，再次调节三通调节阀，逐渐减小进入树脂分离柱的水的流 量，膨胀的树脂逐渐下降高度，慢慢恢复原先的树脂的高度，而分界面处的树脂尚未得到彻 底分离，这时，脉冲柱塞泵的脉冲振动恰好为分界面附近树脂的分离提供了振动筛分的工 作条件，最终能够得到清晰、明显、水平的树脂分界线，实现树脂的完全分离。
[0018] 本发明还提供了一种水处理离子交换树脂分离度测试方法，其是采用上述水处理 离子交换树脂分离度测试系统进行的，该方法包括以下步骤：
[0019] (1)预处理：取500mL树脂样品，用纯水或者浓度为2wt%-3wt%的氢氧化钠溶液作 为浸泡液进行浸泡，浸泡时间为10分钟，以消除阴阳树脂抱团现象；
[0020] (2)装柱：向树脂分离柱中装填待分析的树脂样品，树脂样品的装填高度为 60-80cm，并且，装填时经过浸泡的树脂样品和浸泡液一起装入，树脂表面以上保持10-20cm 高的浸泡液(即水或氢氧化钠溶液)，树脂层中不能夹带气饱；
[0021] (3)反洗：以纯水为反洗用水，启动计量泵，调节计量泵工作频率，保持适当的反洗 流量，使树脂分离柱中的树脂充分膨胀，树脂膨胀的高度为120-140cm ;通过反洗，将待分 析样品中的杂质、破碎树脂洗出去，使树脂随逆向水量充分运动起来，阴树脂和阳树脂因密 度、粒径差异逐渐分离；
[0022] (4)粗分层：保持树脂分离柱中树脂的膨胀高度和运动状态，使阴树脂和阳树脂逐 渐分离，阴树脂在上层、阳树脂在下层，中间是阴阳树脂混合层；
[0023] (5)细分层：当阴树脂和阳树脂初步分层之后，逐渐调低计量泵的工作频率，逐渐 减小计量泵的振动作用和反洗用水的流量，使树脂的膨胀高度逐渐回落，树脂颗粒的紊动 状态逐渐减弱，混合层的树脂在水力作用和规律的振动作用下，逐渐分离，混合层的厚度 逐渐减小直至消失，最后出现清晰的阴树脂和阳树脂的分离界面，阴树脂和阳树脂彻底分 离；
[0024] (6)计算：分别计量树脂分离柱中阴树脂、阳树脂的高度(有刻度时，可以通过树脂 分离柱表面的刻度计量)，带入公式计算待分析树脂样品的分离度，该公式为：
[0025] δ 阳=H 阳 /Hz X 100%，δ 阴=H 阴 /Hz X 100%
[0026] 其中：
[0027] δ ^为阳树脂分离度，单位为％ ;
[0028] δ μ为阴树脂分离度，单位为％ ;
[0029] Η卩日为分离后的阳树脂高度，单位为cm ;
[0030] 为分离后的阴树脂高度，单位为cm ;
[0031] Hz为树脂的装填高度，单位为cm。
[0032] 本发明提供的水处理离子交换树脂分离度测试装置及测试方法实现了对高速混 床树脂分离度的定量测定，对树脂分离设备的树脂分离效果给以科学的、定量化的判定，对 于优化树脂分离设备的树脂分离工艺参数、提高树脂的再生水平，进而提高高速混床的出 水水质及出力具有非常重要的指导意义和实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为实施例1提供的水处理离子交换树脂分离度测试系统的结构图；
[0034] 图2为实施例3中序号为1的树脂所达到的分离效果图；
[0035] 图3为实施例3中序号为2的树脂所达到的分离效果图；
[0036] 图4为实施例3中序号为3的树脂所达到的分离效果图；
[0037] 图5为实施例4中序号为4的树脂所达到的分离效果图；
[0038] 图6为实施例4中序号为6的树脂所达到的分离效果图；
[0039] 图7为实施例5中的运行树脂所达到的分离效果图。
[0040] 主要附图标号说明：
[0041] 树脂分离柱1柱塞式计量泵2三通调节阀3水箱4排放池 5
【具体实施方式】
[0042] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0043] 实施例1
[0044] 本实施例提供了一种水处理离子交换树脂分离度测试系统，其结构如图1所示。 该测试系统包括树脂分离柱1、柱塞式计量泵2、三通调节阀3、水箱4、排放池5 ;
[0045] 其中，水箱4通过管道与三通调节阀3的第一端口连接，并且该连接管道上设有柱 塞式计量泵2 ;
[0046] 树脂分离柱1的高度为1500mm，内径为20mm，其两端的接头为螺纹接头，进出水结 构为双层多孔板夹尼龙网结构，并且，树脂分离柱1上设有高度线刻度；
[0047] 树脂分离柱1的底部开口与三通调节阀3的第二端口连接，树脂分离柱1的顶部 开口通过管道与排放池5连接；
[0048] 三通调节阀3的第三端口通过管道与排放池5连接。
[0049] 实施例2
[0050] 本实施例提供了一种水处理离子交换树脂分离度测试方法，其是采用实施例1提 供的水处理离子交换树脂分离度测试系统进行分离度检测的方法，该方法包括以下步骤：
[0051] (1)预处理：取500mL树脂样品，用纯水或者浓度为2wt%-3wt%的氢氧化钠溶液作 为浸泡液进行浸泡，浸泡时间为10分钟；
[0052] (2)装柱：向树脂分离柱1中装填待分析的树脂样品，树脂样品的装填高度为 60-80cm，并且，装填时经过浸泡的树脂样品和浸泡液一起装入，树脂表面以上保持10-20cm 高的浸泡液；
[0053] (3)反洗：以纯水为反洗用水，启动柱塞式计量泵2,调节柱塞式计量泵2的工 作频率，保持适当的反洗流量，使树脂分离柱1中的树脂充分膨胀，树脂膨胀的高度为 12〇-140cm ；
[0054] (4)粗分层：保持树脂分离柱1中树脂的膨胀高度和运动状态，使阴树脂和阳树脂 逐渐分离，阴树脂在上层、阳树脂在下层，中间是阴阳树脂混合层；
[0055] (5)细分层：当阴树脂和阳树脂初步分层之后，逐渐调低柱塞式计量泵2的工作频 率，逐渐减小柱塞式计量泵2的振动作用和反洗用水的流量，使树脂的膨胀高度逐渐回落， 树脂颗粒的紊动状态逐渐减弱，混合层的树脂在水力作用和规律的振动作用下，逐渐分离， 混合层的厚度逐渐减小直至消失，最后出现清晰的阴树脂和阳树脂的分离界面，阴树脂和 阳树脂彻底分离；
[0056] (6)计算：通过树脂分离柱表面的刻度计量树脂分离柱1中阴树脂、阳树脂的高 度，带入公式计算待分析树脂样品的分离度，该公式为：
[0057] δ 阳=H 阳 /Hz X 100%，δ 阴=H 阴 /Hz X 100%
[0058] 其中：
[0059] δ ^为阳树脂分离度，单位为％ ;
[0060] S Μ为阴树脂分离度，单位为％ ;
[0061] 分离后的阳树脂高度，单位为cm ;
[0062] %为分离后的阴树脂高度，单位为cm ;
[0063] Hz为树脂的装填高度，单位为cm。
[0064] 实施例3
[0065] 本实施例提供了一种阳离子交换树脂分离度测试方法。该方法是采用实施例1提 供的测试装置按照实施例2提供的测试方法对3组树脂（阳离子交换树脂中混有一定量的 阴离子交换树脂，表1中序号为1、2、3的树脂）进行分离度测试，树脂量以及测试结果如表 1所示。
[0066] 本实施例中，序号为1、2、3的树脂所达到的分离效果分别如图2-图4所示，有这 些图可以看出，树脂分层界面清晰、水平，这说明本实施例对混入了阴离子交换树脂的阳离 子交换树脂的混合物实现了彻底分离。
[0067] 实施例4
[0068] 本实施例提供了一种阳离子交换树脂分离度测试方法。该方法是采用实施例1提 供的测试装置按照实施例2提供的测试方法对3组树脂（阴离子交换树脂中混有一定量的 阳离子交换树脂，表1中序号为4、5、6的树脂）进行分离度测试，树脂量以及测试结果如表 1所示。
[0069] 本实施例中序号为4、6的树脂所达到的分离效果如图5和图6所示，可以看出，树 脂分层界面清晰、水平，这说明本实施例对混入了阳离子交换树脂的阴离子交换树脂也能 够实现分离。
[0070] 表 1
[0071]
【权利要求】
1. 一种水处理离子交换树脂分离度测试系统，其包括树脂分离柱、柱塞式计量泵、三通 调节阀、水箱，其中，所述水箱通过管道与所述三通调节阀的第一端口连接，并且该连接管 道上设有柱塞式计量泵，所述树脂分离柱的底部开口与所述三通调节阀的第二端口连接， 所述树脂分离柱的顶部开口通过管道排空，所述三通调节阀的第三端口排空，所述树脂分 离柱上具有刻度。
2. 根据权利要求1所述的水处理离子交换树脂分离度测试系统，其中，该水处理离子 交换树脂分离度测试系统包括一排放池，并且，所述三通调节阀的第三端口通过管道与所 述排放池连接，所述树脂分离柱的顶部开口通过管道与所述排放池连接。
3. 根据权利要求1所述的水处理离子交换树脂分离度测试系统，其中，所述树脂分离 柱的高度为1200-1500_，内径为15mm-25mm。
4. 根据权利要求3所述的水处理离子交换树脂分离度测试系统，所述树脂分离柱的材 质为有机玻璃。
5. 根据权利要求1所述的水处理离子交换树脂分离度测试系统，其中，所述树脂分离 柱两％5的接头为螺纹接头。
6. 根据权利要求1或5所述的水处理离子交换树脂分离度测试系统，其中，所述树脂分 离柱的进出水结构为双层多孔板夹尼龙网结构。
7. -种水处理离子交换树脂分离度测试方法，其是采用权利要求1-6任一项所述的水 处理离子交换树脂分离度测试系统进行的，该方法包括以下步骤： (1) 预处理：取500mL树脂样品，用纯水或者浓度为2wt%-3wt%的氢氧化钠溶液作为浸 泡液进行浸泡，浸泡时间为10分钟； (2) 装柱：向树脂分离柱中装填待分析的树脂样品，树脂样品的装填高度为60-80cm， 并且，装填时经过浸泡的树脂样品和浸泡液一起装入，树脂表面以上保持10-20cm高的浸 泡液； (3) 反洗：以纯水为反洗用水，启动计量泵，调节计量泵工作频率，保持适当的反洗流 量，使树脂分离柱中的树脂充分膨胀，树脂膨胀的高度为120-140cm ; (4) 粗分层：保持树脂分离柱中树脂的膨胀高度和运动状态，使阴树脂和阳树脂逐渐分 离，阴树脂在上层、阳树脂在下层，中间是阴阳树脂混合层； (5) 细分层：当阴树脂和阳树脂初步分层之后，逐渐调低计量泵的工作频率，逐渐减小 计量泵的振动作用和反洗用水的流量，使树脂的膨胀高度逐渐回落，树脂颗粒的紊动状态 逐渐减弱，混合层的树脂在水力作用和规律的振动作用下，逐渐分离，混合层的厚度逐渐减 小直至消失，最后出现清晰的阴树脂和阳树脂的分离界面，阴树脂和阳树脂彻底分离； (6) 计算：分别计量树脂分离柱中阴树脂、阳树脂的高度，带入公式计算待分析树脂样 品的分离度，该公式为： δ 阳=H 阳 /Hz X 100%，δ 阴=H 阴 /Hz X 100% 其中： δ |!0为阳树脂分离度，单位为％ ; S 为阴树脂分离度，单位为％; 10为分离后的阳树脂高度,单位为cm ; Hgi为分离后的阴树脂高度,单位为cm ; Hz为树脂的装填高度，单位为cm。
【文档编号】G01N33/44GK104280535SQ201310279260
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】李永立, 星成霞, 王应高, 金绪良, 赵荧, 翟雅 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司