樹脂牀

離子交換樹脂具有交換能力及其他一系列優良的性能，為付諸實用，宜採用動態連續交換法及相應的裝置，對要處理的電解質溶液進行交換、分離、濃縮、吸附。經研究、設計及實用表明，裝填有離子交換樹脂的柱或塔最為有效。這種柱或塔被稱為樹脂牀，亦常稱為交換柱(exchange column)、交換塔(exchange tower)。

不鏽鋼普遍採用HNO3/HF 混酸酸洗工藝，酸液中金屬離子含量對鋼板表面質量有很大影響，控制鐵離子含量在35 g/L~40 g/L，能得到最佳酸洗表面質量，而且可有效避免氟化鐵沉澱物產生，大幅減少污泥量。要控制鐵離子濃度，傳統的辦法靠不斷地排酸，這勢必加大酸耗，增加酸洗成本，而且廢酸量加大，增加了廢酸中和處理費用 ^[1]  。

樹脂牀吸附技術的核心是樹脂，採用強鹼陰離子樹脂，對HNO3/HF 有選擇性吸附特性，當酸液經過樹脂牀時，溶液中游離的硝酸和氫氟酸被樹脂顆粒吸附，含有較多金屬離子的廢液排走。吸附的HNO3/HF 再經水置換，遊離的硝酸和氫氟酸被回收。樹脂顆粒的大小、均一性和水含量，反映了樹脂的吸附交換性能和化學穩定性。水含量低，提供了更好的化學穩定性。粒徑越小，離子交換/吸附性能越好。在離子交換中，交換速率與粒徑的平方成反比，更小、更均一的顆粒可改善樹脂牀中的流動分佈。

樹脂牀運行的基本過程分兩步，上行和下行。在上行時，經過濾的廢酸由下而上流經牀層，酸被樹脂顆粒所吸附，金屬鹽溶液從上部排走; 在下行時，水由上而下流經牀層將酸脱附下來。淨化後的酸液鐵離子濃度很低，返回酸洗槽重複利用。完成整個循環一般要3 min~5 min，整個過程重複連續進行。通過增加樹脂牀的直徑或個數可按比例放大處理能力。為保證樹脂牀安全穩定運行，必須配置過濾器，過濾精度1μm。有的樹脂牀還要求配置酸液冷卻器，將酸液冷卻到40 ℃以下。被冷卻的酸洗液通過一個酸介質過濾器去除懸浮固體，經過濾的溶液從酸介質過濾器流入酸罐，酸罐和水罐的液位由液位計來控制。為降低水消耗，副產品( 金屬鹽溶液) 可用於過濾器反衝洗 ^[2]  。

混酸循環罐內酸液通過酸泵打入酸洗槽，鋼帶經過酸洗槽，表面鐵鱗經酸洗進入酸液，返回到循環罐，酸洗槽與循環罐形成循環系統。上酸管路支出一根管道進入酸淨化裝置，調節控制閥開口度，可控制流量大小。酸液首先經粗過濾，去除大的顆粒，然後經冷卻器將酸液冷卻到40 ℃以下，進入媒體介質過濾器，過濾器內裝有兩種媒體介質，可將酸液過濾到10 μm。過濾後的酸液進入酸罐，酸進入樹脂牀之前，再經精細過濾器過濾到1μm。酸液流經樹脂牀，酸被樹脂顆粒吸附，金屬鹽溶液做為副產品排到反衝洗罐，供媒體介質過濾器反洗用。樹脂吸附的酸，被水沖洗，形成的產品酸返回到酸循環罐重複使用。

酸淨化裝置投入運行後，平均每月節約硝酸102 t( 價值20.4 萬元) ，氫氟酸24 t( 價值9.6 萬元) ，減少廢酸拉運300 t ( 減少中和處理費用7.2 萬元) ，酸槽內污泥量減少2/3，鋼板表面酸洗質量有了明顯提高。酸淨化裝置運行成本較低，每月耗水5 000 t，耗電7 920 度，消耗壓縮空氣1 800 m3，平均每月運行成本1.5 萬元，全年創效428.4 萬元。酸淨化裝置投資500 萬元，14 個月可收回全部投資，取得了良好的經濟和環保效益 ^[3]  。