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科海思（北京）科技有限公司
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閱讀：2455發布時間：2017-3-28
Short Bed Ion Exchange/矮床離子交換樹脂
早在20世紀70年代，矮床離子交換工藝已經廣泛的應用于金屬表面處理行業。矮床系統也被出售給原金屬生產商，用于從銅精煉廠的廢液中分離硫酸，也用于從廠的污水中回收鎳和鈷。這種*的技術優化了離子交換工藝，表現出了許多比傳統的離子交換更顯著的優勢。這種技術的主要特點和優勢如下：
Fine Mesh Resins / 精細樹脂
矮床技術使用的樹脂顆粒直徑比傳統離子交換系統中的要小許多（大約20%）。減小了粒徑使得交換動力學得到了大大的提高。這就允許在較高的流速下工作，并且降低了交換區域的長度。這對于交換動力學一般非常慢的螯合樹脂尤其重要。試驗表明，樹脂的交換速率是與樹脂的粒徑的平方成反比例的。因此，減少一半的粒徑大約可以增加400%的交換效率。因此更高的流速顯著降低了所需的樹脂量。當使用昂貴的螯合樹脂的時候，這是非常重要的。較細的粒徑也有助于流體的位移，因此可以減少所要求的沖洗量。
Short Depth Resin Beds/ 矮床樹脂床
在固定床操作工藝中，交換只在傳質區占用的一小部分，MTZ。上沖程中樹脂被耗盡，下沖程中樹脂得到再生。因此，在傳統的樹脂柱中大多數樹脂是不活躍的。矮床工藝降低了不活躍區域的高度，并且使得更有效的利用了剩下樹脂。還應當指出的是，當傳質區的深度降低到0.15-0.61米時，有效的增加了反應動力學。
圖1. 矮床樹脂柱傳質區
Counter-Current Regeneration/ 逆流再生
逆流再生以和進料相反的方向把再生劑加入樹脂床中。這種技術是*的一種化學工程原理，這種方法有利于減少再生劑的用量，zui大限度的提高回收到的酸或者金屬的濃度，并且可以確保在zui小泄露的情況下*再生。
Fully Packed Bed/滿床
在矮床中，樹脂罐被*填充滿，不留任何空間。在常規的樹脂柱中，并用各種方法去處理多出空間。當需要較高濃度的溶液時，這種稀釋的結果是特別讓人煩惱的。滿床消除了稀釋的問題，并且有助于保持樹脂床中的濃度分布。這確保了逆流再生的優勢的實現。
雖然這種功能表現出了許多優勢，但是下面的缺點必須要指出。未過濾的進料將很快污染精細樹脂，并且滿床不允許樹脂反沖洗去去除固體雜質顆粒。因此，必須預過濾所有的溶液然后再進入滿床。并且，精細樹脂不是標準的材料，結果是每個單位的價格都是比較昂貴的，并且是很難購買到的。
Acid Separation/酸分離
矮床技術已經成熟的運用到了酸分離中，作為酸純化單元供應，簡稱為APU。這種工藝使用那些選擇性吸附游離酸而不吸附溶解的金屬鹽樹脂。吸附的酸可以用水沖洗下來。雖然要求使用特殊型號的離子交換樹脂，但是這個工藝嚴格來說不是離子交換。這個酸沒有被交換到特定的地方，并且它的交換能力不僅僅局限于樹脂的離子交換能力。這種工藝是通過樹脂內部和周圍流體的酸濃度差來驅動的。
圖3. 酸的吸附和解析
通常，每個循環只能處理很少體積的溶液，處理的量少于離子交換樹脂床的體積。此種限制再加上大多數離子交換工藝的標準工藝設計推遲了酸遲滯工藝的成功商業化。直到20世紀70年代，因為矮床技術使用滿床和逆流再生工藝，常規設計所遇到的稀釋和控制問題都被克服了。
在1979年*個酸純化系統被安裝在鋁工業中，用于回收鋁陽極氧化反應中的硫酸。從那時開始，酸純化系統開始應用在不同的工業中去回收許多不同的酸，包括濕法冶金的處理等等。迄今為止，世界范圍內已經安裝超過300套設施，這些設備大多安裝在金屬表面處理行業。
APU Operating Cycle/ 酸純化操作周期
酸純化工藝的*步是通過一個多介質砂式過濾器過濾進料。隨后是通過本機上的濾芯式拋光過濾器。
酸純化操作周期，一般持續4-5分鐘，如圖4所 示分為上沖程和下沖程。在上沖程中，進料用泵加壓通過酸純化系統樹脂床。zui初樹脂的空隙中充滿了上一次循環中殘留的水。進來的經過過濾的進料取代了上面的 水，因此zui初收集到的是無用的水。被傳遞到水箱，然后和新增加的水一起在下沖程中使用。當進來連續的通過樹脂后，酸被吸附到樹脂球里，它通過樹脂床的路徑 被稱為“遲滯”。樹脂不吸附金屬鹽，他們透過樹脂排出去，或者是作為酸前面的副產品。當酸開始進入到副產品中時，上沖程完成。
在下沖程中，水被泵加壓向下通過樹脂床。zui初，樹脂床的空隙被未分離的料液填滿。未分離的進料被進水沖洗進進料罐中，重新進入下一個循環中。當水持續通過 樹脂床，大多數金屬鹽被去除，上沖程叫做解析，在此工藝中純酸作為產品收集起來。根據操作條件和進料濃度的不同，純酸的濃度大概是進料酸濃度的50%-110%。通過調節不同工藝步驟的流速和體積，可以使得酸純化系統的性能更加。典型的工藝處理能力為回收70-95%的酸，去除50-90%的金屬。
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