實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，包括依次連接的進水管、裝有陽離子交換樹脂的U形陽離子交換柱、水箱、裝有陰離子交換樹脂的U形陰離子交換柱、混床以及出水管；水箱內(nèi)設有布水板和與曝氣管，曝氣管位于布水板的下方，水箱的頂部設有排氣管。本實用新型結構簡單，離子交換柱設計為U形，樹脂裝入量多，體積是現(xiàn)有離子交換柱的至少二倍，不需要增加接口，結構緊湊，占用空間少，能夠將弱酸強酸或弱堿強堿二中不同交換樹脂一起使用，制水量多，制水周期長，一個周期制水量達10噸以上，制水量是普通去離子水機的20?50倍；陽離子交換柱產(chǎn)生的酸性水經(jīng)過水箱進行充分曝氣處理，能夠高效去除水中的二氧化碳。
【專利說明】
實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉水處理技術領域，具體地說，涉及一種實驗室用去離子生產(chǎn)一體化系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高純水在科研中被廣泛應用，主要在各種實驗室中用于清洗各種器皿、配置藥品和標準液，特別是在高等院校和科研院所里，教學和科研實驗工作每年都需要消耗大量的高純水。目前化學實驗用水主要通過蒸餾法和離子交換法二種方式獲得，其中，蒸餾法用電量高，制水量少，蒸餾設備易結垢，導致制水成本高。
[0003]現(xiàn)有實驗室用的去離子水處理設備中使用的陰陽離子交換柱內(nèi)添加的樹脂量少，柱子高度一般不超過30cm，直徑在15cm左右，一個使用周期制水量不過幾百升，并且沒有除CO2裝置，陰床失效快，失效后的交換柱無再生系統(tǒng)，用過一次失效后只能廢棄，不能滿足實驗室大用水量要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于針對實驗室用去離子水處理設備存在的制水量少、交換柱失效后只能廢棄等上述問題，提供了一種制水量多、交換柱可重復利用的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)。
[0005]離子交換法是生產(chǎn)去離子水最常使用的處理技術，其原理是離子交換樹脂上的可交換離子與溶液中其他同性離子間的交換反應。
[0006]基于離子交換的上述原理，根據(jù)本實用新型一實施例，提供了一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，包括依次連接的進水管、裝有陽離子交換樹脂的U形陽離子交換柱、水箱、裝有陰離子交換樹脂的U形陰離子交換柱、混床以及出水管;水箱內(nèi)設有布水板和與曝氣管，曝氣管位于布水板的下方，水箱的頂部設有排氣管。其中，交換柱由原來常用的立柱設計為U形柱，離子交換樹脂的裝入量是普通交換柱的二倍以上，且不增加接口，空間緊湊。陽離子交換柱主要去除水中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽離子，并釋放出H+離子，其中HC03—與H+離子結合生成H2CO3 ；陰離子交換柱主要去除水中Cl—、SO42—、HCO3-、N03—、Si042—，并釋放出OH-離子;與此同時，H+離子和Of離子發(fā)生中和反應生成水，從而達到生產(chǎn)去離子水目的。由于陽離子交換柱產(chǎn)生的酸性水經(jīng)過水箱進行充分曝氣處理，揮發(fā)出COdPH2O,去除了水中HC03—絕大部分含量，減少了陰離子交換柱的負荷，提高陰離子交換柱的制水量，有效提高了去尚子水產(chǎn)量。
[0007]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，進水管與U形陽離子交換柱之間設有流量計，用于控制進水流速。
[0008]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，U形陽離子交換柱和U形陰離子交換柱的兩側柱頂端均設有布水帽，使水流能夠均勻地在交換柱內(nèi)分布，防止形成偏流。
[0009]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，混床與出水管之間設有電導率儀，用于監(jiān)測出水質量。
[0010]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，混床的兩端均設有布水帽，有利于水流在混床內(nèi)均勻流動。
[0011]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，所述排氣管上設有逆止閥，防止空氣中粉塵顆粒物進入水箱。
[0012]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，U形陽離子交換柱與進水管連通的一側柱體頂部端口處連接有第一閥門，U形陽離子交換柱與水箱連通的一側柱體頂部端口處連接有第二閥門。當陽離子交換樹脂失效后，可以用濃度為2-5 %鹽酸再生，用量是陽尚子交換樹脂容量的2倍左右，加入鹽酸時，從第二閥門加入，從第一閥門排出。
[0013]進一步的，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，U形陰離子交換柱與水箱連通的一側柱體頂部端口處連接有第三閥門，U形陰離子交換柱與混床連通的一側柱體頂部端口處連接有第四閥門。當陰離子交換樹脂失效后，用濃度為0.8 %的氫氧化鈉再生，用量是陰離子交換樹脂容量的2.5倍左右，加入氫氧化鈉時，從第四閥門加入，從第三閥門排出。
[0014]作為優(yōu)選，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，U形陽離子交換柱與進水管連接的一側柱體內(nèi)裝有弱酸性陽離子交換樹脂，與水箱連接的一側柱體內(nèi)裝有強酸性陽離子交換樹脂；弱酸性陽離子交換樹脂與強酸性陽離子交換樹脂的容積比為1:1，各占U形陽離子交換柱容積的一半。弱酸性交換樹脂交換容量大，有效去除水中二價陽離子，強酸樹脂充分去除水中鈉離子和鉀離子，提高出水質量。
[0015]作為優(yōu)選，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，U形陰離子交換柱與水箱連通的一側柱體內(nèi)裝有弱堿性陰離子交換樹脂，U形陰離子交換柱與混床連通的一側柱體內(nèi)裝有強堿性陰離子交換樹脂。弱堿性陰離子交換樹脂與強堿性陰離子交換樹脂的容積比為1:1，各占U形陰離子交換柱容積的一半。弱堿性交換樹脂交換容量大，有效去除水中的氯離子和硫酸根離子，強堿性交換樹脂高效去除水中硅酸根。
[0016]作為優(yōu)選，在根據(jù)本實用新型上述實施例提供的系統(tǒng)中，混床內(nèi)裝有強酸性樹脂和強堿性樹脂，且強酸性樹脂和強堿性樹脂的容積比為1:2，并均勻物理混合。有利于去除水中殘余的鈉離子、鉀離子和硅酸根離子，制出的水達到高純水。
[0017]本實用新型實驗用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)結構簡單，通過設計的U形離子交換柱，樹脂裝入量多，體積是現(xiàn)有離子交換柱的至少二倍，不需要增加接口，結構緊湊，占用空間少，能夠將弱酸強酸或弱堿強堿二中不同交換樹脂一起使用，制水量多，制水周期長，一個周期制水量達10噸以上，制水量是普通去離子水機的20-50倍，在整個過程中不需要而額外的動力，只用自來水本身的壓力即可滿足出水要求。本實用新型實驗用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)在離子交換樹脂失效后可再生，樹脂失效后，陽離子交換柱可通過鹽酸再生，陰離子交換柱可以通過氫氧化鈉溶液再生，從而達到反復利用的目的，再生后的交換柱可重復利用制水，大幅度降低了制水成本。本實用新型實驗用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)陽離子交換柱產(chǎn)生的酸性水在水箱中進行充分曝氣處理，能夠有效去除陰離子交換柱自來水中的CO2，減少陰離子交換柱的符合，提高陰離子交換柱的制水量，從而提高去離子水的產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型具體實施例一實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)的結構圖。
[0019]圖2為本實用新型具體實施例二實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)的結構圖。
[0020]1、U形陽離子交換柱，101、弱酸性陽離子交換樹脂，102、強酸性陽離子交換樹脂，
2、水箱，201、布水板，202、曝氣管，203、排氣管，3、U形陰離子交換柱，301、弱堿性陰離子交換樹脂，302、強堿性陰離子交換樹脂，4、混床，5、流量計，6、布水帽，7、電導率儀，8、布水帽，901、第一閥門，902、第二閥門，903、第三閥門，904、第四閥門。
【具體實施方式】
[0021]下面結合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0022]實施例一:參見圖1，一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，包括依次連接的進水管、裝有陽離子交換樹脂的U形陽離子交換柱1、水箱2、裝有陰離子交換樹脂的U形陰離子交換柱3、混床4以及出水管;水箱2內(nèi)設有布水板201和與曝氣管202，曝氣管202位于布水板201的下方，水箱2的頂部設有排氣管203。
[0023]在本實施例中，進水管與U形陽離子交換柱I之間設有流量計5，用于控制進水流速。
[0024]在本實施例中，U形陽離子交換柱I和U形陰離子交換柱3的兩側柱頂端均設有布水帽6，使水流能夠均勻地在U形陽離子交換柱I和U形陰離子交換柱3內(nèi)分布，防止形成偏流。
[0025]在本實施例中，混床4與出水管之間設有電導率儀7，用于監(jiān)測出水質量。
[0026]在本實施例中，混床4的兩端均設有布水帽8，使水流在混床內(nèi)均勻分布，有利于水流均勻流動。
[0027]在本實施例中，所述排氣管203上設有逆止閥，防止空氣中粉塵顆粒物進入水箱2。
[0028]在本實施例中，U形陽離子交換柱I與進水管連接的一側柱體內(nèi)裝有弱酸性陽離子交換樹脂101，與水箱2連接的一側柱體內(nèi)裝有強酸性陽離子交換樹脂102;弱酸性陽離子交換樹脂101與強酸性陽離子交換樹脂102的容積比為1:1，各占U形陽離子交換柱I容積的一半。弱酸性交換樹脂交換容量大，有效去除水中二價陽離子，強酸性交換樹脂充分去除水中鈉離子和鉀離子，提高出水質量。
[0029]在本實施例中，U形陰離子交換柱3與水箱2連通的一側柱體內(nèi)裝有弱堿性陰離子交換樹脂301，U形陰離子交換柱3與混床4連通的一側柱體內(nèi)裝有強堿性陰離子交換樹脂302。弱堿性陰離子交換樹脂301與強堿性陰離子交換樹脂302的容積比為1:1，各占U形陰離子交換柱3容積的一半。弱堿性交換樹脂交換容量大，有效去除水中的氯離子和硫酸根離子，強堿性交換樹脂高效去除水中硅酸根離子。
[0030]在本實施例中，混床內(nèi)裝有強酸性樹脂和強堿性樹脂，且強酸性樹脂和強堿性樹脂的容積比為1:2，并均勻物理混合，有利于去除水中殘余的鈉離子、鉀離子和硅酸根離子，使制出的水達到高純水。
[0031]本實施例提供的一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)制水量多，適用于中小型實驗室用水。
[0032]實施例二:參見圖2，與實施例一不同的是，在本實施提供的一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)中，U形陽離子交換柱I與進水管連通的一側柱體頂部端口處連接有第一閥門901，U形陽離子交換柱I與水箱2連通的一側柱體頂部端口處連接有第二閥門902;U形陰離子交換柱3與水箱2連通的一側柱體頂部端口處連接有第三閥門903，U形陰離子交換柱3與混床4連通的一側柱體頂部端口處連接有第四閥門904。
[0033]當陽離子交換樹脂失效后，可以用濃度為2-5%鹽酸再生，用量是陽離子交換樹脂容量的2倍左右，加入鹽酸時，從第二閥門902加入，從第一閥門901排出。
[0034]當陰離子交換樹脂失效后，用濃度為0.8%的氫氧化鈉再生，用量是陰離子交換樹脂容量的2.5倍左右，加入氫氧化鈉時，從第四閥門加入904，從第三閥門903排出。
[0035]混床失效后，采用床外再生，首先分層，然后分別再生陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂兩種樹脂。
[0036]本實施例提供的一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)制水量多，且離子交換樹脂失效后可再生，再生后的離子交換柱可重復利用制水。適用于大型實驗室用水。
[0037]采用上述實施例提供的一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)制水，其具體流程如下:
[0038]自來水經(jīng)過進水管進入流量計，經(jīng)布水帽進入U形陽離子交換柱，弱酸性陽離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂等二價離子，強酸性陽離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂、鉀、鈉等陽離子，U形陽離子交換柱的出水中鈉離子的含量小于300ug/L。從U形陽離子交換柱出來的水進入水箱中，經(jīng)布水板分流后進入水箱底部儲存，由曝氣管吹入空氣，把U形陽離子交換柱出水中的碳酸分解成CO2和水，空氣把CO2經(jīng)布水板從排氣管排出，通過排氣管設置的逆止閥，防止空氣中粉塵顆粒物進入水箱。經(jīng)水箱除CO2后的水進入U形陰離子交換柱，氯離子和硫酸根離子先與弱堿性陰離子交換樹脂交換，剩余的離子再與強堿性陰離子交換樹脂交換，U形陰離子交換柱的出水中硅酸根離子含量小于80ug/L。從U形陰離子交換柱出來的水進入混床，發(fā)生二次交換，由混床出來的水中鈉離子含量小于50ug/L，硅酸根離子含量小于20ug/L，由混床出來的水最終由電導率儀流出。經(jīng)本實用新型上述實施例處理的水完全符合尚純水標準。
[0039]本實用新型提供實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)占地面積小，易于安放于各中實驗室內(nèi)，批量生產(chǎn)，生產(chǎn)一套該系統(tǒng)成本在I萬元以下，實驗室用該系統(tǒng)生產(chǎn)每噸高純?nèi)ルx子水的成本不超過50元，經(jīng)濟實用。
[0040]上述實施例用來解釋本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的進水管、裝有陽離子交換樹脂的U形陽離子交換柱、水箱、裝有陰離子交換樹脂的U形陰離子交換柱、混床以及出水管;水箱內(nèi)設有布水板和與曝氣管，曝氣管位于布水板的下方，水箱的頂部設有排氣管。2.如權利要求1所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:進水管與U形陽離子交換柱之間設有流量計。3.如權利要求1所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:U形陽離子交換柱和U形陰離子交換柱的兩側柱頂端均設有布水帽。4.如權利要求1所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:混床與出水管之間設有電導率儀。5.如權利要求1所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:混床的兩端均設有布水帽。6.如權利要求1所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述排氣管上設有逆止閥。7.如權利要求1至5任意一項所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:U形陽離子交換柱與進水管連通的一側柱體頂部端口處連接有第一閥門，U形陽離子交換柱與水箱連通的一側柱體頂部端口處連接有第二閥門。8.如權利要求1至5任意一項所述的實驗室用去離子水生產(chǎn)一體化系統(tǒng)，其特征在于:U形陰離子交換柱與水箱連通的一側柱體頂部端口處連接有第三閥門，U形陰離子交換柱與混床連通的一側柱體頂部端口處連接有第四閥門。
【文檔編號】C02F1/42GK205616611SQ201620428216
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】陳麗慧, 高洪閣, 王言叢, 李倩, 邱學明, 呂吉鑫
【申請人】山東科技大學