一种自固体移除杂质的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自固体移除杂质的离子交换器，其包含一用以接收一含有杂质的固体的入口，及一用以调整在该离子交换器内的固体溶液的流动的调流器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自固体移除杂质，具体来说，本专利技术涉及一种利用离子交换自 固体移除杂质的方法及系统。(2)
技术介绍
在工业中所需的各种材料与组件为或必须为固体状且含有污染物与杂质， 而纯化固体以移除杂质是一复杂且通常昂贵的制备过程，但通常对于达到其最 终用途所需的标准是重要的。此外，各种工业制程亦需要分离混合物且回收在 化学反应之催化作用中的珍贵物质。碳是在工业中使用的一种固体且本专利技术应 被解释为参考移除杂质或纯化碳作为一例。即使决定了这类杂质的来源，移除或避免这类杂质并不一定是实际可行的。这通常是因为处理的成本的缘故，使得该制程并不能以经济地实施；或有 时是因为缺少适当的处理技术的缘故。虽然分离或分类以移除或减少如碳等在 固体中的杂质已利用空气或干燥系统达成了，但是这些方法通常会在所处理之 碳中造成缺陷或不一致。纯化碳涉及移除或分离大部份来自如进料、催化剂、添加剂、水等原料； 及如锈与积垢等制造冶金。杂质来自各种包括杂质原料及/或制造条件等因素， 且进料是一种典型的杂质来源，例如，在制造炉碳黑时所使用的流体化催化裂 解器(FCC)油会包含在炼油业中使用且保留在碳中之催化剂。碳的一般特征在于其大部份是元素碳C12的事实，且C12所占的量超过 99.9wt%。但是，有时元素碳的含量会低甚多，这会破坏最终工业产品的价值。 此外，纯化或增加元素碳之含量以达到一应用的标准与要求通常是不可避免 的。例如，如弹性系数、拉伸强度、及伸长率等物理强度；及如分散性、颜色 色泽、暗度、底色、色度、导电与导热性、UV防护、EMI屏蔽、静电荷散逸、 补强及催化作用等功能性质；使用寿命等会受到元素碳之减少与杂质的存在的 影响。在如碳等固体的杂质包括，例如H+、 Li+、 Na+、 K+、 NH4+、 Rb+、 Cs+、Ag+、 Ti+、 Ba2+、 Ni2+、 Fe2+、 Fe3+、 Ca2+、 Mg2+、 Zn2+、 Co2+、 Cu2+、 Sr2+、 Pb2+、 Cd2+、 OH-、 r、 NO" HS(V、 HS(V、 Br(V、 CI03-、 HC(V、 HSiO" BI、 CN—、 N02—、 CL-、 I03—、 F—、甲酸盐、苯、磺酸盐、水杨酸盐、醋酸盐、丙酸 盐、柠檬酸盐及酚盐。离子交换器或利用离子交换的原理已被大量使用在水工业中以由水中纯化或 分离出不必要的离子，以达成如饮用等特定的目的，或供药物、化学药品、原子与 汽电共生工厂等应用。此外，离子交换亦已被使用在其它工业上以达各种目的，例 如，吸收特定离子、酸纯化、酸阻滞、移除酸以进行腐蚀控制、糖加工、饮料加工、 有机反应之催化、碱纯化、色层分离、冷凝物精加工、精纯化学药品、由甲醛移除 甲酸、移除抑制剂与稳定剂、离子阻缓、金属控制、矿物加工、采矿、由地下水移 除镭、移除盐类、移除微量污染物、及生产超纯化药品。离子交换的原理至目前为止尚未被应用于移除杂质或纯化固体。此外，离子 交换的原理尚未被应用于移除杂质或纯化碳。(3)
技术实现思路
本专利技术提供一种利用离子交换自固体移除杂质的方法及系统。 本专利技术涉及一种自固体移除杂质的方法，包含形成一具有该固体的溶液，使该溶液通过一离子交换器，使得至少某些存在该溶液中的杂质被该离子交换器保留，并且由该离子交换器回收该溶液。由该离子交换器所回收的溶液可被过滤与干燥，以获得至少某些杂质已由其中被移除的固体。本专利技术亦提供一种离子交换的系统，其包含多数包括一或多数功能性离子树脂的离子组件；且具有多数使该固体溶液可以均匀地分散在整个离子组件或树脂中的配件与零件。(4) 附图说明说明书附图显示本专利技术的较佳实施例且与以下详细说明一起说明本专利技术的 原理。图1显示一种根据本专利技术一实施例，用以移除在固体中的杂质的系统。其 中a为顶碟形板；b为底碟形板；C为圆柱形本体；d为离子组件或树脂床。图2显示一种根据本专利技术另一实施例，用以移除在固体中的杂质的系统。 图3显示使用在根据本专利技术一实施例的离子交换系统中的树脂的回收系统。图4显示根据本专利技术一实施例的分配器。(5)具体实施例方式为了更加了解本专利技术的原理，以下将参照在附图中所示的实施例且将使用 特定语言加以说明。但是，在此应了解的是本专利技术的范围不应因此而受到限制， 且由于专利技术所属
中具有通常知识者通常可以了解，故可在所示装置中 进行变更与进一步修改，且在此所示的本专利技术原理亦可更进一步加以应用。本专利技术所属
的技术人员应可了解前述一般性说明及以下详细说 明仅是本专利技术的举例与说明，且不会限制本专利技术。本专利技术已说明一种自碳移除 杂质的方法，但对于本专利技术所属
的技术人员显而易见的是本专利技术可应 用于任何固体。离子交换器与交换器的用语已可互换使用且表示相同的离子交换系统。 本专利技术涉及一种自固体移除杂质且已说明自碳移除杂质作为一例，特别 地，本专利技术说明一种利用离子交换自固体移除杂质的方法及系统。这类杂质通 过先形成该固体的溶液，且接着使该固体溶液通过一保留该杂质的离子交换系 统而被移除。该溶液使存在固体中的杂质可更佳地接触一离子交换系统之树 脂。本文所称的溶液包括由混合固体与一适当液体介质所形成的悬浮液、胶 体、浆液，且该溶液可在有或没有化学药品的辅助下形成。本专利技术可应用于所有固体。在此例子中，本专利技术可应用于任一种碳，包括多数在不同工业中的碳，例如非晶质碳黑、副产物碳、碳纤维、碳微丝、单壁奈米管(SWNT)、多壁奈米管(MWNT)、天然石墨、人造石墨、石墨化非晶质 碳、活性碳、人造钻石、骨黑、由废弃轮胎回收之焦碳黑、及飞灰碳。不同碳种类系由各种制程制成，例如熔炉制程、通道制程、气体制程、热制程、乙炔制程、电浆、及其它石油化学制程。一固体溶液通过混合该固体与任何适当液体所形成，且最好亦包括一悬浮 助剂。 一悬浮助剂可以是酸、碱、乙醇、乙酸酯、阴离子表面活性剂或非离子 表面活性剂的其中一者或其组合，并且以使用一非离子或阴离子表面活性剂作 为一悬浮助剂较佳。较佳地，用以形成该固体溶液的液体是水。该水可以是生水或去矿质水， 但以使用去矿质水较佳。固体在该溶液中的比例最好是在0.5至10wtn/。的范围 内，但是，本专利技术亦可以更大的固体比例来实施。该固体溶液通过将该固体与 悬浮助剂一起添加至一液体中且将其彻底混合以产生一均质溶液而形成，例如，将每ASTM D1765之2kg碳黑N330与40加仑水及一非离子表面活性剂一 起混合，且使用一高剪力叶轮混合器以1800rpm混合30分钟。如此形成的固体溶液可以更完全地分散在该离子交换器的离子组件床中， 且因此确保更佳地移除杂质。形成该固体溶液亦可增加在该离子交换器中的如 树脂等离子组件与在这类固体中之杂质间的接触。如此形成的固体溶液通过一自固体移除杂质的系统，例如本专利技术前述的离 子交换器。为了达到该固体溶液与该离子交换器的离子组件的较佳混合且避免 沿着该离子交换器的侧边及在该离子组件的颗粒表面上堆积固体残余物，最好 在该离子交换器内产生该固体溶液的切向、螺旋、涡旋或搅拌流。在该离子交 换器内的固体溶液的切向、螺旋、或涡旋流可以在有或没有使用压縮空气的情 形下以各种方式产生。在此使用一调流器在该离子交换器内产生该固体溶液的 调整流。该调流器可以是该固体溶液的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以自固体移除杂质的离子交换器，包含：　ａ．供含有杂质的固体溶液用的入口；及　ｂ．用以调整在该离子交换器内的固体溶液流动的调流器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李昌熙，
申请(专利权)人：大陆碳印度有限公司，大陆碳公司，
类型：发明
国别省市：IN[印度]