專利名稱：離子交換樹脂塔及其樹脂使用壽命的檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)檢測裝置及其使用壽命的檢測方法，尤其涉及離子 交換樹脂塔及其樹脂的使用壽命的檢測方法和檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
純水系統(tǒng)能去除水中的不純物，包括懸浮物、微粒子、有機物、微生物、 電解質(zhì)及氣體等，借此將純水的電阻值提高至極限程度，以確保水質(zhì)的高純度。 一般來說，純水的電阻值在18MQ.以上，阻值越高表示水中離子越少， 即水質(zhì)越好。離子交換樹脂塔是純水系統(tǒng)中能有效去除水中離子的單元。以陽離子交 換樹脂為例，其以陽離子官能基來交換水中的鈣鎂等陽離子，借此來降低水 源內(nèi)的鈣鎂離子的濃度。在離子交換的過程中，樹脂會逐漸吸附水中鈣鎂等 陽離子，累積至一定量達(dá)到飽和就無法再進(jìn)行離子交換，此時，需要對樹脂 進(jìn)行更換。影響樹脂使用壽命的因素相當(dāng)多，如前面處理的水質(zhì)狀況、樹脂水流量 等，因此，如果參照廠商所建議的使用壽命來進(jìn)行樹脂的更換，往往在樹脂 沒有達(dá)到飽和前，就進(jìn)行更換，造成成本的增加。因此，如果能得知樹脂達(dá) 到飽和的確切時間，將有助于成本的節(jié)約。關(guān)于測量樹脂飽和度的方式，現(xiàn)有技術(shù)揭露了一種利用設(shè)置于槽體中的 探針來測量樹脂飽和度的方法，這種方法是利用探針能檢測周圍水的電阻 值，當(dāng)此電阻值低于某一設(shè)定值時，表示樹脂已飽和而失去與水進(jìn)行離子交 換的能力，因此，需要對樹脂進(jìn)行更換。然而，由于上述的探針位于槽體中，因此，僅能借助水的電阻值來判斷 樹脂的飽和度，而無法進(jìn)行水的取樣以進(jìn)一步分析其它化學(xué)性質(zhì)或物理性 質(zhì)，因此，當(dāng)水中的污染物(contamination)無法被探針?biāo)鶛z測出時，現(xiàn)有的方 法便無法檢測出由于這些污染物所造成的水質(zhì)惡化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的在于提供一種離子交換樹脂塔，其具有取樣管，以方 便液體流經(jīng)離子交換樹脂的同時，對液體進(jìn)行取樣。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種檢測系統(tǒng)，其能檢測取樣管中的液 體，以確保水質(zhì)。本發(fā)明的再一個目的在于提供一種檢測方法，其能根據(jù)取樣管所取樣的 液體，分析樹脂塔中離子交換樹脂的使用壽命(或剩余壽命)。為解決本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種離子交換樹脂塔，用于對 一液體進(jìn)行處理，該離子交換樹脂塔包括一槽體、 一供給管路、 一輸出管路 以及多個取樣管。其中，槽體具有一離子交換樹脂，以吸附液體中的離子。 供給管路與槽體的一頂部連接，以將液體導(dǎo)入槽體。輸出管路則與槽體的一 底部連接，以將處理后的液體從槽體導(dǎo)出。至于多個取樣管則設(shè)置于槽體的 一側(cè)壁上，且各取樣管分別設(shè)置在不同的水平高度上，以對離子交換樹脂中 的液體進(jìn)行取樣。在本發(fā)明的實施例中，上述的液體包括水。在本發(fā)明的實施例中，上述的離子交換樹脂塔，還包括多個與供給管路連接的分配管，位于離子交換樹脂與供給管路之間。在本發(fā)明的實施例中，上述的離子交換樹脂塔，還包括多個與輸出管路連接的集水管，位于離子交換樹脂與輸出管路之間。在本發(fā)明的實施例中，上述的取樣管實質(zhì)上分布于同一條垂直線上。 在本發(fā)明的實施例中，上述的取樣管實質(zhì)上分布于不同條垂直線上。 在本發(fā)明的實施例中，上述的取樣管之間的水平高度差異實質(zhì)上相同。 在本發(fā)明的實施例中，上述的取樣管可自槽體的側(cè)壁取離。 在本發(fā)明的實施例中，上述的離子交換樹脂塔還包括一末端取樣管，對應(yīng)于輸出管路與槽體的連接點。為解決本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明還提供一種檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括上述的離子交換樹脂塔與一檢測單元。檢測單元用于檢測離子交換樹脂塔中取樣管所取樣的液體。在本發(fā)明的實施例中，所述的檢測單元包括探針電極。為解決本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明還提供一種檢測方法，用于計算上述 離子交換樹脂塔中的離子交換樹脂的使用壽命(或剩余壽命)，此檢測方式 包括兩個步驟。首先，根據(jù)各取樣管所取出的液體來判斷離子交換樹脂在不 同水平高度上是否達(dá)到飽和。然后，依據(jù)槽體內(nèi)液體的流動方向，依序?qū)κ?余的取樣管所取出的液體進(jìn)行離子交換樹脂是否飽和的判斷，并計算已飽和 離子交換樹脂所對應(yīng)的各取樣管的時間差，以對槽體內(nèi)剩余的離子交換樹脂 的壽命進(jìn)行評估。在本發(fā)明的實施例中，上述的判斷離子交換樹脂是否飽和的方法包括量 測液體的電阻值是否超過一監(jiān)控設(shè)定值。在本發(fā)明的實施例中，上述的監(jiān)控設(shè)定值為18M-Ohm。 根據(jù)本發(fā)明的實施例所述，上述離子交換樹脂塔具有取樣管以進(jìn)行液體 的取樣， 一方面能實時監(jiān)控水質(zhì)，另一方面又能對液體做進(jìn)一步的精密分析。 再者，利用于不同高度所取樣的液體，可分析不同高度的樹脂是否達(dá)到飽和， 并進(jìn)一步估算出樹脂的使用壽命(或剩余壽命)，以便作為更換樹脂的依據(jù)。 因此，本發(fā)明的離子交換樹脂塔及其檢測系統(tǒng)能監(jiān)控水質(zhì)有助于成本的節(jié) 約。


圖1是本發(fā)明第一實施例的離子交換樹脂塔的示意圖。 圖2是本發(fā)明第二實施例的離子交換樹脂塔的示意圖。 圖3是本發(fā)明第三實施例的檢測系統(tǒng)的示意圖。 圖4是本發(fā)明的檢測方法的流程圖。 其中，附圖標(biāo)記說明如下100、 100':離子交換樹脂塔 101:槽體 102:供給管路 103:輸出管路104、 104a、 104b、 104c、 104d、 104，:取樣管105、 105a、 105b、 105c、 105d:離子交換樹脂106:分配管 107:集水管 120:檢測單元 200:檢測系統(tǒng) VI、 V2:垂直線 S401:步驟S402:步驟 S403:步驟具體實施方式
為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特列舉較佳實施 例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1是本發(fā)明第一實施例的離子交換樹脂塔的示意圖。圖2是本發(fā)明第二實施例的離子交換樹脂塔的示意圖。請參照圖1，本實施例的離子交換樹脂塔IOO適用于對液體進(jìn)行處理， 所述液體可以以水為例。所述離子交換樹脂塔IOO包括槽體101、供給管路 102、輸出管路103以及多個取樣管104a、 104b、 104c、 104d。槽體101中 有離子交換樹脂105，用于吸附液體中的離子，離子交換樹脂105可以是膠 體、多孔膠體或巨孔洞形式(macroporous)的陽離子交換樹脂或陰離子交換樹 脂。供給管路102與槽體101的頂部連接，而輸出管路103與槽體101的底 部連接。同時，供給管路102和離子交換樹脂105之間例如是有多個與供給 管路102連接的分配管106，而離子交換樹脂105與輸出管路103之間例如 是有多個與輸出管路103連接的集水管107。取樣管104a、 104b、 104c、 104d 則設(shè)置在槽體101的側(cè)壁上，且分別設(shè)置于不同水平高度，以對在不同高度 的離子交換樹脂105中的液體進(jìn)行取樣。在本實施例中，取樣管104a、 104b、 104c、 104d以等距h配置在槽體 IOI側(cè)壁的同一垂直線上，其中，取樣管104a與離子交換樹脂105頂部的距 離也為h，而取樣管104d位于對應(yīng)于離子交換樹脂的底部的水平線上。但本發(fā)明的取樣管的配置并不局限于此，在第二實施例中，如圖2所示， 取樣管104，可以是配置在不同條垂直線V1、 V2 (如虛線所示)上。此外，在其它實施例中，離子交換樹脂塔具有末端的取樣管，其位于對應(yīng)于輸出管路 與槽體的接連點。同時，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還可以依其需求對取樣管、 分配管以及集水管的數(shù)目進(jìn)行調(diào)整。請參照圖1，在第一實施例中，液體由供給管路102導(dǎo)入槽體101后， 會流經(jīng)分配管106，進(jìn)入高度例如為4h的離子交換樹脂105中進(jìn)行離子交換。 進(jìn)行離子交換后的液體會離開離子交換樹脂105，這些離開的液體通過集水 管107收集，再由輸出管路103導(dǎo)出，而離開離子交換樹脂塔100。處理過 后的液體可以是再進(jìn)入其它處理單元或是直接運用。值得一提的是，液體流 經(jīng)槽體101的同時，取樣管104a、 104b、 104c、 104d能對流經(jīng)其所在高度 的離子交換樹脂105中的液體進(jìn)行取樣。而這些取樣管104a、 104b、 104c、 104d例如可以是從槽體101的側(cè)壁取離，因而能將取樣管104a、 104b、 104c、 104d中的液體移載至其他地方作進(jìn)一步的分析。圖3是依照本發(fā)明第三實施例的檢測系統(tǒng)的示意圖。請參照圖3，此檢測系統(tǒng)200包括檢測單元120和第一實施例所述的離 子交換樹脂塔100，此檢測單元120用于檢測取樣管104所取樣的液體。值 得注意的是，取樣管104的取樣液體能被移載到檢測單元120，移載的方法 可以是管線上的連接，或者是將取樣管自槽體抽離并以人工的方式輸送。此 檢測單元120可以是探針電極、鈉離子檢測儀器、硼檢測儀器以及樹脂檢測 儀器，因此可以以液體中的電阻值、鈉離子濃度、硼離子濃度以及樹脂含量 等作為監(jiān)測水質(zhì)的依據(jù)。值得一提的是，由于取樣管104中的液體無須進(jìn)行 回收，因此檢測單元120可對此取樣液體進(jìn)行如破壞性或須較長時間的精密 分析，以進(jìn)一步了解水質(zhì)的狀況。本發(fā)明還提出了一種檢測方法，圖4是本發(fā)明的檢測方法的流程圖。該 檢測方法能夠檢測第一實施例所述的離子交換樹脂塔100中離子交換樹脂 105的使用壽命。需要特別說明的是，為了能清楚地說明離子交換樹脂的使 用壽命，將離子交換樹脂105劃分成高度都為h的離子交換樹脂105a、離子 交換樹脂105b、離子交換樹脂105c以及離子交換樹脂105d。請同時參照圖 l與圖4，首先，進(jìn)行步驟S401，根據(jù)不同高度的取樣管104a、 104b、 104c、 104d所取出來的液體，來判斷與此取樣管104a、 104b、 104c、 104d位于同 水平高度的離子交換樹脂是否飽和，舉例來說，取樣管104a的液體可判斷樹脂105a是否達(dá)到飽和。判斷樹脂飽和的方法可以是測量取樣管104a、104b、 104c、 104d中液體的電阻值是否超過監(jiān)控設(shè)定值，而監(jiān)控設(shè)定值可以是 18M-Ohm，也就是當(dāng)取樣管104a的液體的電阻值小于18M-Ohm時，即認(rèn)定 樹脂105a已飽和，不具有與液體進(jìn)行離子交換的能力。然后，進(jìn)行步驟S402，依照液體在槽體101內(nèi)的流動方向，依序?qū)κＳ?的取樣管所取出的液體進(jìn)行離子交換樹脂是否飽和的判斷。舉例來說，通過 取樣管104a中的液體判斷出離子交換樹脂105a達(dá)到飽和，接下來，以取樣 管104b、取樣管104c以及取樣管104d的順序，判斷離子交換樹脂105b、 離子交換樹脂105c以及離子交換樹脂105d是否達(dá)到飽和。接著，進(jìn)行步驟S403，計算出取樣管104a、 104b、 104c、 104d所對應(yīng) 的離子交換樹脂105a、 105b、 105c、 105d達(dá)到飽和的時間差，以對槽體101 內(nèi)剩余的離子交換樹脂的壽命進(jìn)行估計。以第四實施例來說明上述的檢測方法，請參照圖1，當(dāng)離子交換樹脂塔 IOO開始運轉(zhuǎn)后，以實時或定時的方式檢測取樣管104a、 104b、 104c、 104d 中液體的電阻值。在此樹脂塔100運轉(zhuǎn)一段時間T1后，發(fā)現(xiàn)取樣管104a的 液體的電阻值小于18M-Ohm，而其余取樣管104b、 104c、 104d的液體的電 阻值仍大于18M-0hm，表示樹脂105a已達(dá)到飽和，也就是這段高度為h的 樹脂105a使用壽命為Tl。由于剩余的樹脂105b、 105c、 105d高度總合為 3h，因此可推估樹脂的剩余壽命約為3T1，即該樹脂塔100再運轉(zhuǎn)3T1的時 間后，整個離子交換樹脂105應(yīng)進(jìn)行更新。然而，為了使該方法計算離子交換樹脂105的使用壽命(或剩余壽命)更 為準(zhǔn)確，可繼續(xù)紀(jì)錄取樣管104b中液體的電阻值小于18M-Ohm的時間點。 例如是在T1時間點后，繼續(xù)運轉(zhuǎn)歷時T2時，取樣管104b之液體的電阻值 始小于18M-Ohm，而其余取樣管104c、 104d之液體的電阻值仍大于 18M-Ohm，表示高度為h的樹脂105b使用壽命為T2。此時，經(jīng)T2的修正， 可假設(shè)高度為h的樹脂使用壽命約為(T1+T2)/2，由于剩余的樹脂105c、 105d 高度總合為2h，推估樹脂的剩余壽命約為T1+T2。同理，如再經(jīng)過T3后， 發(fā)現(xiàn)取樣管104c之液體的電阻值小于18M-0hm，可再次修正高度為h的樹 脂使用壽命為(T1+T2+T3)/3，而由于剩余的樹脂105d高度為h，推估此樹脂 塔100再運轉(zhuǎn)(T1+T2+T3)/3的時間后，須進(jìn)行樹脂105的更換。因此，能在發(fā)現(xiàn)取樣管104c之液體的電阻值小于18M-Ohm后，以充裕的時間著手樹脂 更新的準(zhǔn)備。再者，本次計算出的樹脂使用壽命，可作為下一次使用同一種 樹脂時，其使用壽命的參考值。值得一提的是，本發(fā)明并不局限于具有等距配置的取樣管的離子交換樹 脂塔。當(dāng)取樣管的配置是不等距時，則依照取樣管在水平高度差的比例以及 其對應(yīng)樹脂達(dá)到飽和的時間差，來推估樹脂的使用壽命(或剩余壽命)。綜上所述，本發(fā)明的離子交換樹脂塔具有取樣管， 一方面，能通過檢測 取樣管中的液體，達(dá)到實時監(jiān)控水質(zhì)的目的，另一方面，能進(jìn)一步對液體進(jìn) 行破壞性或較耗時的精密性分析，確保液體的穩(wěn)定度。再者，能通過對不同 高度的取樣，估算出離子交換樹脂塔中離子交換樹脂的使用壽命(或剩余壽 命)，作為更換樹脂的依據(jù)，避免更換未達(dá)到飽和的樹脂。因此，本發(fā)明能監(jiān) 控水質(zhì)及有效地降低成本。以上所述的僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，所述實施例并非用以限制本 發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同 變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種離子交換樹脂塔，用于對一液體進(jìn)行處理，其特征在于所述離子交換樹脂塔包括一槽體，具有一離子交換樹脂，以吸附該液體中的離子；一供給管路，與所述槽體的一頂部連接，以將所述液體導(dǎo)入所述槽體；一輸出管路，與所述槽體的一底部連接，以將處理后的液體從所述槽體導(dǎo)出；以及多個取樣管，設(shè)置于所述槽體的一側(cè)壁上，且各該取樣管分別設(shè)置在不同的水平高度上，以對所述離子交換樹脂中的液體進(jìn)行取樣。
2、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于所述液體包括水。
3、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于還包括多個與 所述供給管路連接的分配管，所述分配管位于該離子交換樹脂與該供給管路 之間。
4、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于還包括多個與 所述輸出管路連接的集水管，所述集水管位于所述離子交換樹脂與輸出管路 之間。
5、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于所述取樣管實 質(zhì)上分布于同一條垂直線上。
6、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于所述取樣管實 質(zhì)上分布于不同條的垂直線上。
7、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于所述取樣管之 間的水平高度差異實質(zhì)上相同。
8、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于所述取樣管可 自該槽體的側(cè)壁取離。
9、 如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔，其特征在于還包括一末端 取樣管，對應(yīng)于所述輸出管路與該槽體的連接點。
10、 一種檢測系統(tǒng)，其特征在于包括一檢測單元和如權(quán)利要求1所述 的離子交換樹脂塔，所述檢測單元用于檢測所述離子交換樹脂塔中各取樣管
11、 如權(quán)利要求10所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述檢測單元包括 探針電極。
12、 一種檢測方法，用于計算如權(quán)利要求1所述的離子交換樹脂塔中離 子交換樹脂的使用壽命，其特征在于該檢測方式包括步驟1:根據(jù)各取樣管所取出的液體來判斷離子交換樹脂在不同水平高 度上是否飽和；以及步驟2:依槽體內(nèi)液體的流動方向，依序?qū)κＳ嗟娜庸芩〕龅囊后w 進(jìn)行離子交換樹脂是否飽和的判斷，并計算已飽和離子交換樹脂所對應(yīng)的各 取樣管的時間差，以對該槽體內(nèi)剩余之該離子交換樹脂的壽命進(jìn)行評估。
13、 如權(quán)利要求12所述的檢測方法，其特征在于判斷離子交換樹脂 是否飽和的方法包括量測液體的電阻值是否超過一監(jiān)控設(shè)定值。
14、 如權(quán)利要求12所述的檢測方法，其特征在于該監(jiān)控設(shè)定值為 18M-Ohm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子交換樹脂塔及其樹脂使用壽命的檢測系統(tǒng)和方法。所述離子交換樹脂塔包括一槽體、一供給管路、一輸出管路以及多個取樣管。供給管路將液體導(dǎo)入槽體，以使液體與槽體中的離子交換樹脂進(jìn)行離子交換，而處理后的液體會經(jīng)由輸出管路從槽體導(dǎo)出。取樣管則設(shè)置于槽體的側(cè)壁，以對樹脂中的液體進(jìn)行取樣。本發(fā)明的離子交換樹脂塔、檢測方法及檢測系統(tǒng)能監(jiān)控水質(zhì)并有助于成本的節(jié)約。
文檔編號C02F1/42GK101249461SQ20071019643
公開日2008年8月27日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者朱慶瑋, 李正文, 楊健章, 潘昌隆 申請人:友達(dá)光電股份有限公司