一種電去離子裝置的製作方法

2023-05-16 07:54:11 1

專利名稱：一種電去離子裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水處理裝置，尤其是一種電去離子裝置。
電去離子(Electrodeionization簡稱EDI)是當今對原水進行深度脫鹽的新技術，其技術特徵在於將電滲析與離子交換有機結合，即在電滲析裝置的淡室隔板小室中，填充按一定比例混合的陰、陽離子交換樹脂，構成電去離子組件，將該組件接入水處理系統，在一定直流電壓、電流及水流量等條件下運行。當原水通過淡室時，原水中的陰、陽離子與離子交換樹脂上的OH-、H+產生離子交換作用。水中的陰、陽離子被交換到離子交換樹脂上，樹脂上的陰、陽離子又在直流電場的作用下，通過離子交換樹脂和離子交換膜的傳遞進入濃室排放。而樹脂上的OH-、H+離開樹脂，進入水中並結合成水。同時，由於濃差極化的影響，在離子交換樹脂與水的界面處發生水解離反應，生成H+、OH-，這些H+、OH-可以對離子交換樹脂進行再生。實際上，電去離子裝置中的淡室，相當於一個邊工作邊再生的混床離子交換柱，所以，電去離子裝置中的交換樹脂不會飽和，不必去進行化學酸鹼再生。
US4632745、US4747929、US4804451、US4931160、EU88108702.7等專利均是電去離子技術的實際應用，其中US4747929專利提供了一種淡室隔板結構，它將淡室分隔成數個小室，避免淡室隔板中水的渦流出現，改善了水流狀況，同時解決了樹脂洩漏與堵塞問題。
本實用新型的目的是提供一種改進結構的電去離子裝置，使水流分布均勻，能更好地防止離子交換膜塌陷、樹脂洩漏與堵塞，電流效率更高、生產水質更好。
本實用新型的目的是這樣實現的設計一種新的淡室隔板，並通過選擇合適的填充樹脂，提高樹脂的填充密度，改善填充狀況，使水流分布均勻，防止膜塌陷、樹脂洩漏與堵塞等，同時選擇性能優良的離子交換膜以及合理的膜堆組裝形式來提高電去離子裝置的電流效率，提高產水水質。
以下結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。


圖1為電去離子裝置的組裝示意圖；圖2為水路系統示意圖；圖3為電極裝置的組裝圖；圖4為極室隔板結構圖；圖5為濃室隔板結構圖；圖6為暗道式流道淡室隔板結構圖；圖7為暗道式流道淡室隔板的流道形成圖；圖8為暗道式流道淡室隔板的局部詳細結構圖；圖9為附圖8暗道式流道淡室隔板的9-9橫向剖面圖；
圖10為附圖8暗道式流道淡室隔板的10-10縱向剖面圖。圖中1-夾板、2-電極框、3-濃室隔板入口、4-極室隔板入口5-淡室隔板入口、6-正電極、7-極室隔板、8-極室隔板網9-極膜、10-濃室隔板、11-濃室隔板網、12-陰離子交換膜1 3-淡室隔板、14-離子交換樹脂、15-陽離子交換膜、16-極膜17-極室隔板(同7)、18-極室隔板網(同8)、19-濃室隔板出口、20-極室隔板出口、21-淡室隔板出口、22-負電極、23-電極框、24-夾板、25-電去離子組件、26-墊片、27-蓋板、28-流道29-凸臺、30-布水道、31-小室、32-肋條、33-凸臺、34-螺杆35-下底板本實用新型的電去離子裝置由電去離子組件(25)、直流電源及檢測、控制器件等組成，其中電去離子組件(25)主要由膜堆、電極裝置和夾緊裝置三部分組成。
膜堆是由交替排列的濃室隔板(10)、淡室隔板(13)和陰離子交換膜(12)、陽離子交換膜(15)構成，它的基本單元是膜對，由陰離子交換膜、淡室隔板、陽離子交換膜和濃室隔板各一張，按一定順序排列組成，其中在淡室隔板中填充有離子交換樹脂(14)或離子交換纖維等其它導電材料。對於高純水的生產，填充的樹脂為強酸、強鹼型離子交換樹脂，陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂的體積比為1∶1-1∶2。
電極裝置在膜堆的兩端，由電極框(2、23)、正電極(6)、負電極(22)、極室隔板(7、17)、極膜(9、16)和墊片(26)組裝而成。
夾緊裝置在電極裝置的兩端，由夾板(1、24)和螺杆(34)構成，見
圖1。
反滲透水進入電去離子組件分成三部分，一部分由淡室隔板入口(5)進入淡室隔板(13)，由淡室隔板出口(21)流出，成為去離子水；一部分由濃室隔板入口(3)進入濃室隔板(10)，由濃室隔板出口(19)流出，這一部分水可以回到反滲透進水入口，重新利用；一部分由極室隔板入口(4)進入極室隔板(7)，由極室隔板(17)的出口(20)流出，這一部分水排掉，見圖2。
電極框(2)有三個進水口，分別是淡室隔板入口(5)、濃室隔板入口(3)和極室隔板入口(4)，電極框(23)有三個出水口，分別對應的是淡室隔板出口(21)、濃室隔板出口(19)和極室隔板出口(20)。正電極(6)和負電極(22)分別緊貼電極框(2)和電極框(23)，極室隔板(7、17)和極膜(9、16)分別緊貼正電極(6)和負電極(22)。為了防止電極與極室隔板之間漏水，在其間加一個橡膠墊片(26)。在橡膠墊片(26)中間開一個矩形孔，其大小與電極的大小相同，將電極嵌在其中，見圖3。
極室隔板上有極室隔板入口(4)和出口(20)，中間是隔板網(8或18)，用於強化水流湍流效果和將電極與離子交換膜隔開，見圖4。
濃室隔板上有濃室隔板入口(3)和出口(19)，中間是隔板網(11)，用於強化水流湍流效果和隔開相鄰的兩張離子交換膜，見圖5。
淡室隔板上有淡室隔板入口(5)和出口(21)，中間用肋條(32)將隔板分成數個小室(31)，肋條的高度與淡室隔板的厚度相同，見圖6。肋條的主要作用是對過流面積範圍的膜面起到支撐作用，保證淡室不會因為較高的厚度而產生膜的塌陷變形；將淡室內水流範圍的長寬比提高數倍以上，使水流和樹脂接觸更充分、均勻，且能避免隔室內出現溝流；將淡室內的樹脂分成平行的幾個區域，避免了混床樹脂在運行中的抱團現象；防止不同的小室內的水流互竄。
在淡室隔板入口(5)和出口(21)處，設計了一個暗道式喇叭形流道(28)，上面用蓋板(27)密封，蓋板(27)蓋上後，在其下方就形成了一個流道(28)，流道(28)可以使水流分布均勻，減小水壓降。蓋板(27)上表面與淡室隔板的表面平齊，這樣就防止了在淡室隔板入口和出口處的內漏竄水和膜塌陷。具體見圖7。蓋板(27)有足夠的強度，為淡室隔板入口和出口處的離子交換膜提供了良好的支撐。蓋板的材質與淡室隔板的相同。
具體地講，流道(28)由下底板(35)和蓋板(27)形成，蓋板(27)放置在凸臺(29、33)上，凸臺(29、33)處於同一個平面上。水流過流道(28)後，由布水道(30)進入各個小室。布水道(30)比凸臺(29、33)低0.1～0.3mm，小於填充的離子交換樹脂顆粒的直徑，這樣可以將樹脂顆粒保持在小室中，而不會發生樹脂的堵塞和流失，見圖8。布水道(30)和凸臺(29、33) 的具體結構見圖9和
圖10。圖9、
圖10分別是圖8暗道式流道淡室隔板的9-9橫向剖面圖和10-10縱向剖面圖。
濃室隔板和極室隔板的材質可以選用硬質聚丙烯。淡室隔板要求在壓緊時不變形，以免造成電去離子組件內部壓力過大，填充樹脂被壓得過密，甚至樹脂顆粒被壓碎，造成內部水的壓力降過大，操作不穩定。
由於淡室隔板的小室中填充有離子交換樹脂，水流過時會有一定的壓力差，因此要求離子交換膜要具備足夠的強度。同時，為減少此壓力差，要求選擇使用均粒樹脂，因為對於同一床層高度的離子交換樹脂而言，均粒樹脂所引起的床層壓降最小。而且，由於電去離子裝置所得的水是高純水，淡室裡的水與濃室裡的水的電導率相差較大，因此要求離子交換膜必須要有好的離子選擇透過性，以保證能夠獲得高純水。
電去離子裝置可以採用一級一段、一級多段和多級多段的組裝形式，可以根據所要達到的產水水質而定，水質要求高，可適當增加段數和級數。
權利要求1.一種電去離子裝置，主要包括膜堆、電極裝置和夾緊裝置三部分，膜堆是由交替排列的濃室隔板10、淡室隔板13和陰離子交換膜12、陽離子交換膜15構成，其中在淡室隔板13中填充有離子交換樹脂14；電極裝置在膜堆的兩端，由電極框2、23、正電極6、負電極22、極室隔板7、17和墊片26組裝而成；夾緊裝置在電極裝置的兩端，由夾板1、24和螺杆34構成，其特徵在於，在淡室隔板入口5和出口21處，設計了一個暗道式喇叭形流道28，流道28由下底板35和蓋板27形成，蓋板27放置在凸臺29和33上，凸臺29和33處於同一個平面上，蓋板27上表面與淡室隔板的表面平齊，水流過流道28後，由布水道30進入各個小室。
2.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，電極框2有三個進水口，分別是淡室隔板入口5、濃室隔板入口3和極室隔板入口4，電極框23有三個出水口，分別對應的是淡室隔板出口21、濃室隔板出口19和極室隔板出口20。
3.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，淡室隔板上有淡室隔板入口5和出口21，中間用肋條32將隔板分成數個小室31，肋條32的高度與淡室隔板的厚度相同。
4.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，極室隔板上有極室隔板入口4和出口20，中間是隔板網8或18；濃室隔板上有濃室隔板入口3和出口19，中間是隔板網11。
5.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，在電極與極室隔板之間加一個橡膠墊片26，在橡膠墊片26中間開一個矩形孔，其大小與電極的大小相同，將電極嵌在其中。
6.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，淡室隔板的小室中填充有離子交換樹脂14或離子交換纖維等其它導電材料，其中離子交換樹脂使用均粒樹脂。
7.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，填充的離子交換樹脂14為強酸、強鹼型離子交換樹脂，其體積比為1∶1--1∶2。
8.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，濃室隔板和極室隔板的材質可選用硬質聚丙烯。
9.根據權利要求2所述的電去離子裝置，其特徵在於，布水道30比凸臺29和33低0.1～0.3mm，小於填充的離子交換樹脂顆粒的直徑。
10.根據權利要求1所述的電去離子裝置，其特徵在於，電去離子裝置可以採用一級一段、一級多段和多級多段的組裝形式。
專利摘要一種電去離子裝置,主要包括膜堆、電極裝置和夾緊裝置三部分。通過設計一種新的淡室隔板,選擇填充樹脂,提高填充密度,改善填充狀況,並在淡室隔板入口5和出口21處,設計了一個暗道式的流道28,使水流分布均勻,防止在淡室隔板入口和出口處的膜塌陷、樹脂洩漏與堵塞等。選擇性能優良的離子交換膜及合理的膜堆組裝形式來提高電流效率,提高產水的水質。該裝置是製取高純水設備的重要組成部分。
文檔編號C02F1/469GK2402668SQ99241918
公開日2000年10月25日 申請日期1999年8月18日 優先權日1999年8月18日
發明者劉紅斌, 王建友, 蘇建勇, 朱孟府, 龔承元 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所