專利名稱：一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種卷式電除鹽器組件，尤其涉及一種具有不同的離子交換材料設(shè)計(jì)配比的卷式電除鹽組件。
背景技術(shù)：
電除鹽過程是在直流電場和電活性介質(zhì)的作用下，使液體中所含離子發(fā)生定向遷移，同時(shí)利用陰陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性，使離子從一種溶液轉(zhuǎn)移到另一種溶液，從而達(dá)到除鹽目的的膜分離過程。
電除鹽裝置一般包括正負(fù)電極，位于正負(fù)電極之間交替布置的陰陽離子交換膜，以及由此構(gòu)成的電極室、濃水室和淡水室。待處理的原水進(jìn)入淡水室，在離子交換樹脂和電流的作用下，水中的帶電離子分別向陽極和陰極方向遷移，帶正電荷離子向陰極方向遷移，通過陽離子交換膜從淡水室進(jìn)入到濃水室。同樣地，帶負(fù)電荷的離子向陽極方向遷移，通過陰離子交換膜從淡水室進(jìn)入到濃水室，從而達(dá)到純化淡水室中水的目的。
從電除鹽的原理分析，水溶液中每遷移一個(gè)陽離子，必定對應(yīng)著要遷移一個(gè)陰離子，以保持水溶液的電中性。在水溶液中電流是由陰、陽離子的遷移來承載的。電除鹽器組件的淡水室中一般都填充有離子交換樹脂，水中的鹽離子首先被樹脂吸附，然后在電場力的作用下利用樹脂作為遷移通道，分別向兩個(gè)電極方向遷移，其遷移特性與離子在水中的遷移方式大不相同。樹脂起到了離子載體和傳遞體的作用，事實(shí)證明，樹脂的填充明顯提高了電流效率。水中各種離子遷移的速率是各不相同的，強(qiáng)電解質(zhì)離子的遷移速率遠(yuǎn)大于弱電離電解質(zhì)離子。在EDI組件中，對各種離子的脫出次序首先是高價(jià)離子脫出，其次是低價(jià)易脫出離子被脫出，最后是弱離子化離子和由水裂解生成的氫離子和氫氧根離子。其中弱離子化離子主要是碳酸氫根離子，碳酸根離子，有機(jī)硅和硼等帶負(fù)電荷離子。另外，一般水中都會(huì)溶解部分二氧化碳，而二氧化碳又會(huì)在一定pH值下轉(zhuǎn)變成碳酸氫根離子和碳酸根離子，二氧化碳，碳酸氫根離子和碳酸根離子的比例取決于水的pH值高低。這樣一來，由于溶解的二氧化碳而使得水中的負(fù)離子數(shù)量增加，即在電除鹽器組件脫鹽過程中增加了對負(fù)離子的脫除負(fù)荷。
因此，在現(xiàn)有電除鹽裝置中，往往通過加大陰離子交換樹脂的填充量來滿足對弱離子化陰離子的脫除要求。例如美國專利US5316637提到，為了改善陰離子的擴(kuò)散遷移效果，在EDI系統(tǒng)中陰陽離子交換樹脂的填充比應(yīng)為70％比30％，或者是采用高交聯(lián)度的陰樹脂。在美國專利US5154809中，也同樣提到了為了保持陰陽離子的脫除率的平衡，將所填充的陰陽離子交換樹脂的比率設(shè)計(jì)為60％比40％。在中國專利01257293.4所提供的“均勻樹脂交替填充電去離子凈水裝置”中，淡水室中內(nèi)陰、陽離子交換樹脂按2∶1的比例交替填充。而在美國專利公開US2004/0178075A中，為了提高原水中硅、硼等弱電解質(zhì)的脫除效果，更是將填充于淡水室或濃水室中的陰陽離子交換樹脂的填充比提高至8∶2。
從上述在EDI組件中對各種離子的脫除機(jī)理分析可知，離子脫除是有次序的，強(qiáng)電離性離子一般在EDI裝置的進(jìn)水端即率先被脫除，一般所需要的電流也比較低；而弱電離性離子，尤其是弱電離的陰離子是最不易脫除的，往往要在流道的末端即裝置的出水端才能脫除，而且所需要的電流比較高。實(shí)驗(yàn)證明，弱電離性陰離子是影響EDI產(chǎn)水水質(zhì)的主要制約因素之一。通過加大陰離子交換樹脂的填充量，可以強(qiáng)化EDI組件對弱離子化陰離子的脫除能力，但并不能改變離子脫除的次序，即強(qiáng)電離性離子先被脫除，而弱電離的陰離子后被脫除。因此，提高陰離子交換樹脂添加比率，也主要是在EDI組件的出水端起作用，而在組件進(jìn)水端不但不能提高組件的脫鹽性能，反而由于陽離子交換樹脂添加比率的相對降低，使得組件對陽離子的去除能力有所下降。另外，陰離子交換樹脂的價(jià)格一般是陽離子交換樹脂的1.5倍，如果整個(gè)組件添加的混合樹脂全部是高的陰離子交換樹脂填充比率，由于整體的樹脂填充都采用一個(gè)比例(如附圖1所示)，就會(huì)大大增加EDI裝置的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型主要是提供一種陰陽離子交換樹脂填充配比更為合理，充分利用EDI裝置中原水中各雜質(zhì)離子的脫除機(jī)理，改善裝置的脫鹽效率，尤其是改善和提高弱電離性陰離子的脫除效率，從而改善EDI產(chǎn)水水質(zhì)的卷式電除鹽組件；解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的EDI裝置制造成本過高的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，包括作為電極一極的中心管和與其同心外殼，外殼上設(shè)有電極的另一極，在中心管和外殼間設(shè)置有交替布置的若干陰陽離子交換膜，由陰陽離子交換膜分隔出濃水通道和淡水通道，陰陽離子交換膜以中心管為中心卷制成圓柱體，淡水通道內(nèi)填充有陰陽離子交換樹脂，淡水通道內(nèi)由進(jìn)水端到出水端分為若干段，每段內(nèi)分別填充不同比例的陰陽離子交換樹脂。將組件淡水室沿淡水流動(dòng)方向分成若干段，每一段中都添加有混合離子交換樹脂，但各段混合離子交換樹脂的陰陽離子交換樹脂比率(按它們的離子交換能力計(jì)算)不同。由于離子的脫除是有次序的，強(qiáng)電離形離子一般在裝置進(jìn)水段被率先脫除，而弱點(diǎn)離子較難脫除，按照這個(gè)規(guī)律設(shè)計(jì)的陰陽離子交換樹脂的配比比例，正好符合了離子的脫除規(guī)律，更有利于脫除離子。由于在組件進(jìn)水端添加的混合離子交換樹脂的陰陽離子交換樹脂比率相對較低，對比在整個(gè)組件中添加高比率的陰陽離子交換樹脂，前者的陰離子交換樹脂添加量要低。
當(dāng)然，所述的組件淡水室添加的混合離子交換樹脂的陰陽離子交換樹脂各段配比可以從淡水進(jìn)水到出水方向逐漸提高，也可以按一定的規(guī)律混合布置。
陰陽離子交換樹脂的填充比例從組件的淡水進(jìn)水端到組件淡水出水端是逐漸提高的。由于強(qiáng)電子離子最易脫除，在進(jìn)水端所填充的陰陽離子交換樹脂的比例相對較?。谎厮鞣较虿粩嗟拿摮蹼婋x子，所填充的陰陽離子交換樹脂的比率也要相對跟著不斷提高，以便提高組件的弱電性陰離子的脫除效率。
作為優(yōu)選，所述的濃、淡水通道間設(shè)有網(wǎng)隔板。
作為優(yōu)選，濃水通道中填充有陰陽離子交換樹脂，濃水通道內(nèi)由進(jìn)水端到出水端分為若干段，每段內(nèi)填充的陰陽離子交換樹脂的比例是逐漸提高的。濃水通道中填充陰陽離子交換樹脂能提高產(chǎn)水質(zhì)量。
作為優(yōu)選，組件淡水通道和濃水通道中沿水流動(dòng)方向的分為2-10段。淡水通道方向的陰陽離子交換樹脂是一段一段填充的，最靠近出水端的一段的填充比例最高，然后依次遞減，填充比例變化2-10次。填充的比例變化的次數(shù)是根據(jù)要脫除的弱電離子的種類決定的，弱電離子的種類多，填充的比例變化的次數(shù)也多。濃水通道的離子填充規(guī)律和淡水通道的相同。
作為優(yōu)選，所述的淡水通道和濃水通道中各段的陰陽離子交換樹脂填充高度不同，各段的填充的配比在0.5∶1-5.0∶1內(nèi)變化。
所述的組件淡水室沿淡水流動(dòng)方向可以平均分成若干段，也可以每段高度不相同。填充的高度的大小取決于所要脫除離子的難易程度。
因此，本實(shí)用新型具有ED工組件淡水室添加的混合離子交換樹脂的陰陽離子交換樹脂配比合理，脫除弱離子化陰離子的脫除能力強(qiáng)，ED工裝置制造成本低的特點(diǎn)。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電除鹽器組件的陰陽離子交換樹脂的填充示意圖。其中(a)是按陰陽離子交換樹脂質(zhì)量比1∶1填充的，(b)是按陰陽離子交換樹脂質(zhì)量比1∶1.5填充的。
附圖2是本實(shí)用新型的卷式電除鹽器組件的陰陽離子交換樹脂的填充示意圖。其中(c)進(jìn)水端陰陽離子交換樹脂質(zhì)量比為0.5∶1，出水端陰陽離子交換樹脂質(zhì)量比為1.5∶1；(d)的第一段陰陽離子交換樹脂質(zhì)量比為0.5∶1，第二段為1.5∶1，第三段為2.5∶1。
附圖3是本實(shí)用新型的卷式電除鹽器組件的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施事例下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例1如附圖2(c)和3所示，卷式電除鹽器組件以中心管1為軸心，且將其作為電極的陽極，與其同心的外殼2作為電極的陰極，兩電極設(shè)置有直流電源；在中心管1外布置有若干個(gè)濃、淡水流道，濃、淡水通道間均設(shè)有的網(wǎng)隔板和陰陽離子交換膜3，淡水通道內(nèi)填充有離子交換樹脂4。將卷式電除鹽器組件均分為兩段進(jìn)行樹脂灌裝，進(jìn)水端5的陰陽離子交換樹脂4比例調(diào)至為0.5∶1，出水端6的陰陽離子交換樹脂4比例調(diào)至為1.5∶1，這樣整個(gè)組件陰陽離子交換樹脂4的比例仍然為1∶1。實(shí)驗(yàn)證明，通過調(diào)整后組件與原來整個(gè)組件采用陰陽離子交換樹脂1∶1的灌裝方式相比，在沒有改變陰陽離子交換樹脂灌裝量的前提下既保持原有的優(yōu)良脫鹽性能的同時(shí)，又對硅、硼、二氧化碳等弱電解質(zhì)的脫除能力明顯加強(qiáng)在進(jìn)水以18-20μs/cm的碳酸氫鈉為背景，pH值為6時(shí)，常溫下測試發(fā)現(xiàn)，硅的脫除率從原來的80％提高至88.9％，無機(jī)碳的脫出率高達(dá)99.9％。
實(shí)施例2如附圖2(d)和3所示，卷式電除鹽器組件以中心管1為軸心，且將其作為電極的陽極，與其同心的外殼2作為電極的陰極，兩電極設(shè)置有直流電源；在中心管1外布置有若干個(gè)濃、淡水流道，濃、淡水通道間均設(shè)有的網(wǎng)隔板和陰陽離子交換膜3，淡水通道內(nèi)填充有離子交換樹脂4。將卷式電除鹽器組件均分為3段進(jìn)行樹脂灌裝，靠近進(jìn)水端的第一段陰陽離子交換樹脂4比例為0.5∶1，第二段的樹脂比例調(diào)至為1.5∶1，靠近出水端的第三段陰陽離子交換樹脂4比例調(diào)至為2.5∶1，這樣整個(gè)組件陰陽離子交換樹脂的比例提高至1.5∶1。實(shí)驗(yàn)證明，通過調(diào)整后組件與原來整個(gè)組件采用陰陽離子交換樹脂1.5∶1的灌裝方式相比，在沒有改變陰陽離子交換樹脂4灌裝量的前提下，既保持原有的優(yōu)良脫鹽性能的同時(shí)，對硅、硼、二氧化碳等弱電解質(zhì)的脫除能力也有明顯加強(qiáng)，在進(jìn)水以18-20μs/cm的碳酸氫鈉為背景，pH值為6時(shí)，常溫下測試發(fā)現(xiàn)，硅的脫除率從原來的91％提高至95.3％，無機(jī)碳的脫出率高達(dá)99.9％以上。
權(quán)利要求1.一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，包括作為電極一極的中心管(1)和與其同心外殼(2)，外殼(2)上設(shè)有電極的另一極，在中心管(1)和外殼(2)間設(shè)置有交替布置的若干陰陽離子交換膜(3)，由陰陽離子交換膜(3)分隔出濃水通道和淡水通道，陰陽離子交換膜(3)以中心管(1)為中心卷制成圓柱體，淡水通道內(nèi)填充有陰陽離子交換樹脂(4)，其特征在于淡水通道內(nèi)由進(jìn)水端到出水端分為若干段，每段內(nèi)分別填充不同比例的陰陽離子交換樹脂(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于所述的濃、淡水通道間設(shè)有網(wǎng)隔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于濃水通道中填充有陰陽離子交換樹脂(4)，濃水通道內(nèi)由進(jìn)水端到出水端分為若干段，每段內(nèi)分別填充不同比例的陰陽離子交換樹脂(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于組件淡水通道和濃水通道中沿水流動(dòng)方向的分為2-10段。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于組件淡水通道和濃水通道中沿水流動(dòng)方向的分為2-10段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于所述的淡水通道和濃水通道中各段的陰陽離子交換樹脂(4)填充高度不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種樹脂填充比例變化的卷式電除鹽器，其特征在于所述的淡水通道和濃水通道中各段的陰陽離子交換樹脂(4)填充高度不同。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種卷式電除鹽器組件，尤其涉及一種具有不同的離子交換材料設(shè)計(jì)配比的卷式電除鹽組件。其包括作為電極一極的中心管和與其同心外殼，外殼上設(shè)有電極的另一極，在中心管和外殼間設(shè)置有交替布置的若干陰陽離子交換膜，由陰陽離子交換膜分隔出濃水通道和淡水通道，陰陽離子交換膜以中心管為中心卷制成圓柱體，淡水通道內(nèi)填充有陰陽離子交換樹脂，淡水通道內(nèi)由進(jìn)水端到出水端分為若干段，每段內(nèi)填充的陰陽離子交換樹脂的比例是有區(qū)別的。本實(shí)用新型具有能夠改善裝置的脫鹽效率，節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/469GK2839253SQ20052001333
公開日2006年11月22日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者李光輝, 梁紅波, 李輝 申請人:浙江歐美環(huán)境工程有限公司