專利名稱：用于水質純化的樹脂顆粒的再生方法
技術領域：
本發明涉及混合樹脂顆粒的再生方法，這些樹脂顆粒由于長期處于污染水流中而受到污染。
大家知道，進行上述樹脂顆粒的再生，首先要利用水力作用把陰陽二種離子交換樹脂顆粒分開，然后把陰離子交換樹脂顆粒用氫氧化鈉處理，陽離子交換樹脂顆粒用硫酸或鹽酸處理，再把兩種經處理的樹脂顆粒重新混合，裝入器皿中，以待重新使用。
目前的實際工藝水平可參考英國專利GB202761B，GB2094174B和GB2117264B，這些專利的所有權都歸本發明專利的申請者所有。
按上述專利中所稱述的，依照這些發明進行再生的樹脂顆粒可使水中的污染減少至0.3%以下。然而，現在有時需要更高純度的水，以用來滿足半導體集成電路塊工業生產的需要。因此，本發明尋求提供一種更好的再生方法，使再生后的混合樹脂繼續在水質純化中使用。
按照本發明，混合樹脂顆粒的再生方法包括以下幾個步驟(a)提供第一個容器，容器內帶有一些已再生的陰離子樹脂顆粒;
(b)加入未再生的陰離子和陽離子樹脂顆粒的混合物，其中未再生的陰離子樹脂顆粒的量超過容器內原有的已再生的陰離子樹脂顆粒的量;
(c)從中把陽離子樹脂顆粒分離出來放入第二個容器中，把既含有陽離子樹脂顆粒又含有陰離子樹脂顆粒處于界面帶中的混合樹脂顆粒放入第三個容器中;
(d)把陰離子樹脂顆粒浸泡于氫氧化鈉溶液中進行再生。
(e)把再生后的陰離子樹脂顆粒重新與未再生的陽離子樹脂顆粒混合起來;
(f)重新分離兩種樹脂顆粒，把未再生的陽離子樹脂顆粒重新輸送回所述的第二個容器中;
(g)把陽離子樹脂顆粒浸泡于鹽酸或硫酸中進行再生;
(h)把與正常陽離子樹脂顆粒使用量一樣的已再生的陰離子樹脂顆粒轉移到第四個容器中;
(i)把經再生的陽離子樹脂顆粒與在第一個容器中剩下的少量經再生的陰離子樹脂顆粒重新混合，并放置一段預定的時間;
(j)把經再生的陽離子樹脂顆粒再分離出來送回到第二個容器中，把其余的少量陰離子樹脂顆粒和界面混合層的樹脂轉移到第三個容器中;
(k)在第一個容器中把主要的那部分經再生的陰離子樹脂顆粒和經再生的陽離子樹脂顆粒再混合起來，并把混合后的樹脂顆粒轉移至第四個容器中;
(l)把第三個容器內的所有顆粒放回到第一個容器中以備接收主要的那部分陽離子/陰離子混合樹脂在繼續用于水質凈化并受污染后再次使用。
現按附圖
將本發明以實例的方式進行介紹，其中附圖是一個可用以實施本發明方法的裝置的示意圖。
參照附圖，混合樹脂再生裝置通常用數字8表示。它的第一個容器10用作分離器以及用于陰離子樹脂的再生。第二個容器12用于陽離子樹脂的再生。容器10和12在各自的底部均有由環氧樹脂粘合砂組成的多孔隔濾層14和16。隔濾層14和16允許液體通過，但離子交換材料被截留而不能通過。在容器10和12的下端，在隔濾層14和16下面可分別通過由閥門22和24控制的進出口管18和20進行排水。或者供應混合床處理的優質去離子水。圖中標出了供水管26，但未注明排水管的連接情況。
在容器10和12的上端各自均接有進出口管28和30。在容器內側，管子28和30上分別裝有過濾器32和34，在容器外側，管子28和30各和由閥門40和42控制流量的管子36和38相連接，然后通向排水管44和46。另外一根由閥門50控制流量的管子48也連通了輸水管28和排水管44。下面將會說明這樣連接的目的。
管道52在容器10的隔濾層14附近有一個進口，在容器12的隔濾層16的上方有一個出口。在管道52上安裝了一個電導管式檢測器54，管道52是以雙閥控制方式由二個閥門56和58來進行流量控制的。
由閥門62控制流通的管子60，在閥52和容器10之間和輸送管道52相連，其主要用來把容器10中的材料輸送到貯存或工作設備(圖中未標出)中去。
由閥門68控制流量的管子66，把管道52與第三個獨立的容器64的底部連接了起來。管子66與管道52的連接處在二個緊挨著的閥門56和58中間。
獨立的容器64上有一根進出口管70，它在容器64內的頭端裝有一個過濾器72，在容器64的外面，則通過由閥門78控制流量的管子76與排水管74相聯。
第二條輸送管道80在容器12的隔濾層16附近有一個進口，在容器10的隔濾層14的上方有一個出口。管道80是以雙閥控制的方式，由二個閥門82和84進行流量控制的。由閥門88控制流量的管子86，在閥門84和容器10之間和輸送管道80相連。用于把容器10中的材料轉移到工作設備(圖中未標出)上去。
供水管26與管子90相連，管90有幾個分支口，連接到管子28，30和70的尾端，分別外延連接至各自的容器。另一點則和在容器64和閥門68之間的管子66相連。經管子26流至管子90各分支點的水流分別由閥門92、94、96和98控制。
為了簡化示意圖，省略了其它的管道情況，如空氣供應，通風和再生劑供應等。
在第一個容器10中，放了一定量的已再生的陰離子樹脂顆粒。其數量相對超過了對于給定操作所需的給定量陰離子樹脂顆粒的數量。
關閉閥門84，通過管子86，閥門88以及管道80的最頂端，有等再生的混合的陰離子和陽離子交換材料(未示出)從工作裝置如冷凝磨光器轉移到容器10中。容器10從而存有了超量的陰離子顆粒，其中一些是已再生的，其余的則是和陽離子樹脂一樣有待于再生的。
通過管子18可以把空氣和水導入容器10中，材料先進行空氣沖洗和回流以除去臟物，緊接著通過管子18把一定流量的水引入到容器10中。把材料分成幾個部分，即上面的陰離子樹脂層，下面的陽離子樹脂層以及中間的混合層。水通過管子28和閥門40流出容器10，并通過管子36和排水管44相連。最好在初期把流量控制在較高的水平上，然后在材料分層期間降低至較低的水平。流速以通過容器10中兩邊平行的那部分空間的線速度表示，一般開始計時是12米/小時，然后是8米/小時。
一旦分層完畢后，就要把進入容器10的水的流速調節到適當的水平，以便把材料從容器10中轉移出去。關閉閥門40，同時打開閥門56和58，陽離子材料在水力推動下，從容器10通過管道52轉移到容器12中。在轉移過程中，容器10維持著滿水位。這樣，隨著陰離子層頂端水平的不斷下降，水流彌補了由于陽離子材料轉移出去而空出的空間，而且在轉移過程中也使分層過程不間斷地進行。當容器10中的陽離子材料近乎轉移完畢時，最好打開閥門50以放慢轉移的速度，這樣，容器10中的水通過控制閥50流出，通過管道52的水流速就被降至較低水平。
隨著轉移過程的進行，電導管54不斷監測著材料之間的界面的情況。在這里，界面是指較純的陽離子材料和陰離子材料的接觸面，而事實上是由兩種材料相互滲透擴張而成的界面帶。隨著界面帶通過電導管54，電導率就顯著下降，利用這種特性就可以監測到界面。不同材料的界面，也可以通過光學傳感器進行監測，也可以通過同時利用電導和光學二種傳感器來進行監測。
一旦電導管54監測到界面，適當的延遲一段時間后，關閉閥門68，隔斷閥門的進口和管道52的出口，因此只有純的陽離子材料通過閥門58順流而下。由于材料之間的顏色不同，所以可以在管道52上安裝上觀察窗100，這樣，在電導管54測到界面后，操作者就可通過在窗上靠目視檢查觀察到材料類型的變化，從而決定(或最后查對)延遲時間的長短，同時關閉閥門58打開閥門68，這樣容器10中轉移出的處于界面帶中的混合材料就通過管子66進入到獨立的容器64中。經過適當的時間間隔，即所有處于界面帶的材料輸送到容器64后，關閉閥門50和56，同時通過關閉閥門22停止水流進入容器10。
操縱閥門56、68、98，然后操縱閥門58、68和98，利用管26的水流把管52中較純的陰離子材料和陽離子材料分別沖到容器10和12之中。
然后把容器10和12中的材料用空氣進行沖洗和回洗。緊接著在容器10中的陰離子材料用適當的再生劑進行再生。再生可以分二步進行，首先用碳酸鈉或其他已知的多價再生劑對樹脂進行處理，然后再用氫氧化鈉溶液進行處理。另外，操作者也可考慮只用氫氧化鈉來進行再生處理。已知如果把樹脂在氫氧化鈉溶液中浸泡過夜即浸泡12個小時將會是有益的。但是，浸泡將會明顯地增加整個再生過程的時間，雖然有益，但不是過程所必須的工序。
再生后，把陰離子樹脂上的再生溶液沖洗干凈，把樹脂先沖至所需的等電點，用去離子水浸泡過夜即12小時后，再沖洗至等電點，這樣處理將會是有益的。但是，浸泡處理明顯增加了整個再生過程的時間，雖然有益，但不是整個過程所必需的工序。
陰離子樹脂再生以后，把閥門82和84打開，通過管子20和30引水至容器12中，把其中未再生的陽離子材料通過管道80轉移至容器10內。轉移完成后，把未再生的陽離子材料和已再生的陰離子材料在容器10內進行混合，并放置一段時間，一般是3小時。
通過管子18往容器10內，以一定的流速通進水，利用水力把混合物的材料分成三層，即上部的再生了的陰離子材料層，中間的包含有再生了的陰離子材料層，中間的包含有再生了的陰離子材料和未再生的陽離子材料混合物的界面帶，下部的未再生的陽離子材料層。水流通過管子28和閥門40流出容器10，并通過管理子36和排水管44相連。最好，在初始階段，把水流速控制在較高水平，在后來即混合物分層過程中把水流量減小。流速以通過容器10中兩邊平行的那部分空間的線速表示，一般開始時是12米/小時，然后是8米/小時。
分層完畢后，把進入容器10的水流速調節到適當的水平，以便把材料從容器10中，轉移出去。關閉閥門40，打開閥門56和58，容器10內的陽離子材料，通過管道52靠水力轉移到容器12內。在轉移過程中，容器10維持著滿水位，這樣隨著陰離子層頂端水平的不斷下降，水流彌補了內于陽離子材料轉移出去而留出的空間。而且在轉移過程中，分層過程也在不停頓地進行。當容器10內的陽離子材料近乎轉移完畢時，最好，打開閥門50以減慢轉移的速度。這樣，容器10中的水經過控制閥50流出，通過管道52的水的流速就被降至較低的水平。
隨著轉移過程的進行，電導管54不斷監測著材料之間界面的情況。在這里，界面是指較純的未再生的陽離子材料和已再生的陰離子材料的接觸面。而事實上，是由兩種材料相互滲透擴張而成的界面帶。隨著界面滯通過電導管54，電導率就顯著下降，利用這種特性就可以監測界面。不同材料的界面，也可以通過光學傳感器進行監測，也可以通過同時利用電導和光學二種傳感器來進行監測。
一旦電導管54監測到界面，適當地延遲一段時間后，閥門68就關閉，管道52的出和閥的進口得到了隔離。只有純的未再生的陽離子材料，通過閥門58順流而下。由于材料之間的顏色不同，所以，可以在管道52上安裝上觀察窗100。這樣，在電導管54測到界面后，操作者就可通過在窗上，靠目視檢查觀察到材料類型的變化，從而決定(或最后查對)延遲時間的長短。同時，關閉閥門58，打開閥門68，這樣，從容器10中轉移出的處于界面帶中的混合材料就通過管子66進入到獨立的容器64中，經過適當的時間間隔，即所有處于界面帶的材料輸送到容器64后，關閉閥門50和56。同時，通過關閉閥門22停止水流進入容器10。
控制閥門56、68、98，然后控制閥門58，68和98，利用管子26的水流把管道52中較純的陰離子材料和陽離子材料分別沖到容器10和12中。
然后，把容器12中的陽離子交換樹脂進行再生。再生可分兩步進行。首先，用二氨基丙烷或者是二氨基乙烷溶液或者其他更適用的多價再生劑進行處理，然后用硫酸或硝酸溶液進行再生。操作者也可只用硫酸或硝酸溶液進行再生。已知把樹脂在硫酸或硝酸再生劑中浸泡過夜即12小時，將是十分有益的。但是，浸泡將明顯地增加整個再生過程的時間，雖然有益，但并非過程所必需的工序。
再生后，把陽離子樹脂上的再生溶液沖洗干凈，把樹脂先沖至所需的等電點，用去離子水浸泡過夜即12小時后，再沖洗至等電點，這樣處理將會是有益的，但是，浸泡處理明顯增加了整個再生過程的時間。雖然有益，但它并非整個過程所必需的工序。
打開相應的閥門，通過管子18和28引水至容器10中，并通過管道52和60，把容器10中經過再生純化和洗凈的樹脂的一部分轉移到第四個容器即貯存容器(沒有在圖中標明，但它可能是前面第一次提到的貯存設備，也可能是另外的容器)中。留在容器10中的陰離子樹脂的體積應約等于在正常混合床中陽離子樹脂體積的25%。轉移走的陰離子樹脂的體積應等于正常混合床中陰離子樹脂的量。因此，在再生系統中陰離子樹脂的體積比在水純化中所用的多25%。
打開閥門82和84，通過管子20和30將水流通到容器12中，在水的傳送作用下，通過輸料管道80把經再生和洗凈的陽離子樹脂從容器12轉移到容器10中。轉移完畢后，把在容器中經再生的陽離子和陰離子材料進行混勻，然后，放置3小時。
在容器10中，混合后的樹脂再進行分離。
進行回洗后，通過輸水管18把一定流速的水輸到容器10中，把容器中的材料分三層，即上層的經再生的陰離子材料層，中間的含有再生了的陰離子和再生了的陽離子材料混合物的界面層，下層的經再生了的陽離子材料層。水通過輸水管28和閥門40流出容器10后，通過輸水管36和排水管44相連。最好，在初始階段，把流速控制在較高的水平，然后，在其余時間里即分層過程中，把流速減減小，一般流速以通過容器10中兩邊平行的那部分空間的線速度表示，一般開始是12米/小時，然后是8米/小時。
一旦分層完畢后，就要把進入容器10的水的流速調節到適當的水平，以便把材料從容器10中轉移出去。關閥門40，同時打開閥門56和58，經再生的陽離子材料靠水力推動下，從容器10通過輸料管52，轉移到容器12中。在轉移過程中，容器10維持著滿水位。這樣隨著陰離子層頂端水平的不斷下降，水流彌補了由于陽離子材料轉移出去而空出的空間。而且在轉移過程中也使分層過程不間斷地進行。當容器10中的陽離子材料近乎轉移完畢時，最好打開閥門50，以放慢轉移速度。這樣，容器10中的水經過控制閥50流出，通過輸料管道52的水的流速就被降至較低的水平。
隨著轉移過程的進行，電導管54不斷監測著材料之間的界面的情況。在此，界面是指較純的經再生的陽離子材料和較純的經再生的陰離子材料的接觸面。而事實上，是由兩種材料相互滲透擴張而成的界面帶，隨著界面帶通過電導管54，電導率顯著下降，利用這種特性就可監測到界面，不同材料的界面，也可以通過光學傳感器進行監測，也可以通過同時使用電導和光學二種傳感器來進行監測。
一旦電導管54監測到界面，適當的延遲一段時間后關閉閥68，隔斷輸料管52的出口和閥門的進口。只有純的經再生的陽離子材料通過閥門58順流而下。由于材料之間的顏色不同，所以可在管道52上安裝上觀察窗100，這樣，在電導管54測到界面后，操作者就可通過在窗上靠目視檢查觀察到材料類型的變化。從而決定(或最后查對)延遲時間的長短，同時關閉閥門58，打開閥門68，這樣從容器10中轉移出的處于界面帶中的混合材料，就通過管子66進入到獨立的容器64中。經過適當的時間間隔，所有處于界面帶的材料輸送到容器64后，關閉閥門50和56，同時通過關閉閥門22停止水流進入容器10。
開啟閥門68，再開啟閥門58，從輸水管26輸入水，把管道52里的相當純的經再生的陽離子材料沖入容器12中。
打開閥門82和84，通過輸水管20和30，引水流到容器12中，在水力輸送下，通過管道80把經再生純化的和洗凈的陽離子材料，從容器12轉移到容器10中。
在與貯存容器(圖示中未標明)相連接的管路中，打開閥門88和其他需要打開的閥門，將水流導入貯存的容器中，依靠水力輸送作用，通過管道86，把經再生純化和洗凈的陰離子材料從貯存容器中轉移出來。
當經再生純化和洗凈的陰離子和陽離子材料轉移到容器10中后，將它們重新混合。它們可以一直置于容器10中直到工作中需要時再使用，也可轉移到貯存容器(圖示中未標出)中保存。在任何一種情況下，在實際使用這些樹脂前，它們的電導率都要洗至非常低的程度。
無論怎樣，當容器10最后騰空后，在獨立的容器64中的混合材料就被轉移到容器10中，等待下一批再生的材料一起再生。該轉移過程，通過關閉閥門58和98，然后打開閥門56、68和96，依靠管道26中的水流輸送作用來完成。如果需要，在輸送以后，可通過關閉閥門96，開啟閥門56、68和98引入水把管道52進行最后的沖洗。
可以理解，該方法在實際運用時存在著由工廠的實際步局決定的許多差異。在所述的方法中并未使用惰性樹脂，但是惰性樹脂可用于進一步致善分離效能，惰性材料的密度介乎于陰離子和陽離子的材料的密度之間，所以，在分層時，所形成的界面層事實上正如在專利說明書202761013中所述的是完全由純的惰性樹脂組成的。
該方法也同樣適用于其它的混合床再生設備上，由于設計上的差異，這些設備設有在這里描述，但是按照本專利說明書所詳細描述的方法可以很容易地在這些設備上運用，盡管這樣做有時需要做些管道的變化以及增加一些容器。
權利要求
1.一種再生陽離子和陰離子樹脂顆粒的方法，它包括(a)提供第一個容器，容器內帶有一些已再生的陰離子樹脂顆粒；(b)加入未再生的陰離子和陽離子樹脂顆粒的混合物，其中未再生的陰離子樹脂顆粒的量超過容器內原有的已再生的陰離子樹脂顆粒的量；(c)從中把陽離子樹脂顆粒分離出來放入第二個容器中，把既含有陽離子樹脂顆粒又含有陰離子樹脂顆粒處于界面帶中的混合樹脂顆粒放入第三個容器中；(d)把陰離子樹脂顆粒浸泡于氫氧化鈉溶液中進行再生。(e)把再生后的陰離子樹脂顆粒重新與未再生的陽離子樹脂顆粒混合起來；(f)重新分離兩種樹脂顆粒，把未再生的陽離子樹脂顆粒重新輸送回所述的第二個容器中；(g)把陽離子樹脂顆粒浸泡于鹽酸或硫酸中進行再生；(h)把與正常陽離子樹脂顆粒使用量一樣的已再生的陰離子樹脂顆粒轉移到第四個容器中；(i)把經再生的陽離子樹脂顆粒與在第一個容器中剩下的少量經再生的陰離子樹脂顆粒重新混合，并放置一段預定的時間；(j)把經再生的陽離子樹脂顆粒再分離出來送回到第二個容器中，把其余的少量陰離子樹脂顆粒和界面混合層的樹脂轉移到第三個容器中；(k)在第一個容器中把主要的那部分經再生的陰離子樹脂顆粒和經再生的陽離子樹脂顆粒再混合起來，并把混合后的樹脂顆粒轉移至第四個容器中；(l)把第三個容器內的所有顆粒放回到第一個容器中以備接收主要的那部分陽離子/陰離子混合樹脂在繼續用于水質凈化并受污染后重新再生之用；
全文摘要
把未再生的和再生了的陰離子和陽離子樹脂混合起來進行再生，經再生后的兩種樹脂再最后混合起來待用。經這樣再生處理的混合樹脂可以把水中的污染凈化至0.3％以下。
文檔編號B01J49/00GK1087842SQ9311913
公開日1994年6月15日 申請日期1993年10月16日 優先權日1992年10月17日
發明者M·A·沙德勒 申請人:北方工程工業公司