專利名稱：一種電容脫鹽模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種去除液體中帶電粒子的裝置，可用于廢水處理和海水淡化等。
背景技術(shù)：
對(duì)廢水進(jìn)行處理的主要方法有離子交換法、電滲析法、蒸餾法和反滲透法。離子 交換法的主要特點(diǎn)是在再生過程中生成大量的廢酸、廢堿等二次廢液，另外作為主體的交 換樹脂造價(jià)昂貴，操作成本高，而且設(shè)備保養(yǎng)維修復(fù)雜。電滲析法缺點(diǎn)是離子交換薄膜在使 用過程中可能被毒化，而且在電滲析過程中必需發(fā)生水的電解，這無疑會(huì)加大處理過程的 能耗。反滲透法的主要缺點(diǎn)是存在薄膜毒化和結(jié)垢的問題。蒸餾法的主要特點(diǎn)是能耗比較 大。電吸附水處理技術(shù)使液體通過加有電壓的兩個(gè)電極板，其中的離子和帶電顆粒受到電 場(chǎng)力的作用向電極板移動(dòng)，最終被吸附到電極板上，從而實(shí)現(xiàn)水的凈化。這種方法具有壓降 小、投資少、能耗低、無二次污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)(10萬次以上)和再生容易等優(yōu)點(diǎn)。U. S. Pat. No. 5200068、U. S. Pat. No. 5192432、U. S. Pat. No. 5196115、U. S. Pat. NO. 5415768、U. S. Pat. No. 5547581、U. S. Pat. No. 5620597、U. S. Pat. No. 5779891 等專利，把 活性物質(zhì)(活性炭、炭氣凝膠等)粘貼在集電板(石墨紙等)上形成電極板，電極板由絕緣 膜隔開，把這些電極板卷起來，形成卷式電吸附水處理模塊。這樣制作出來的電吸附水處理 模塊，電極板間的距離很小，同時(shí)電極板間的距離也不一樣，使得電吸附性能不穩(wěn)定，電吸 附效率比較差。在電吸附水處理模塊工作時(shí)，為了防止水的電解，外接電壓為低于2V。為了解決卷式電吸附水處理模塊所存在的問題，提出了板式電吸附水處理模 塊，例如 U. S. Pat. No. 5425858, U. S. Pat. No. 5954937, U. S. Pat. No. 6309532、U. S. Pat. No. 6346187等，在板式電吸附水處理模塊中，除了緊挨支撐板的兩個(gè)電極板為單面電極板 外，其他的都是雙面電極板，電極板間有絕緣膜隔開，用螺絲釘把支撐板、電極板壓緊形成 板式電吸附水處理模塊。這樣電極板間距比較固定，但是電極板間距還是很小。電吸附水 處理模塊的每個(gè)電極板都與外電源相連接，為了防止水的電解，外加電壓為0. 6-1. 2V。U. S. Pat. No. 5538611提出了一種電吸附水處理模塊，該模塊有支撐板、絕緣膜、 集電板、活性炭電極片和墊片組成，每個(gè)電極板都與IV的恒壓電源相連接，電極板間距為 Imm0U. S. Pat. No. 20090255815A1提出一個(gè)電吸附水處理模塊，中間的一個(gè)電極板與電 源的負(fù)極相連接，而兩端的兩個(gè)電極板與電源的正極相連接，這樣在液體流過電吸附水處 理模塊時(shí)，電極板的兩個(gè)面上帶上了相反的電荷。該電吸附水處理模塊工作時(shí)電流比較小， 所以可以適當(dāng)?shù)奶岣唠娢剿幚砟K的電壓，在專利中電吸附水處理模塊的工作電壓為 2V。在國內(nèi)，CN01127147、CN01127146、CN011261828、CN01245553、CN01245554等專 利中，電吸附水處理模塊的電極板都與電源相連接，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，降低了工作的可靠性； 同時(shí)電吸附水處理模塊都是在低于水的電解電壓的小電壓下工作，使得電吸附的速度比較 慢，效率比較差。CN2007200332M、CN200710019276等專利中，電吸附水處理模塊用的是兩個(gè)配電板，采用串聯(lián)的供電方式，使得結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，提高了工作的可靠性，提高了液體的 處理能力，不過該種模塊還是只能在小于水的電解電壓的工作電壓下進(jìn)行工作。電吸附水處理模塊在低于水的電解電壓下工作，要想使模塊有比較高的吸附效 率，就應(yīng)當(dāng)使電極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，因?yàn)樗碾娊怆妷菏且欢ǖ?，所以只能用減小電 極板間的距離的辦法來增加電極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，電極板間距的減小會(huì)使溶液流動(dòng)的阻力 增大，使得能耗增加；同時(shí)在脫附過程中，不管是短接脫附還是反接脫附，因?yàn)殡姌O板間距 比較小，從電極板上脫附下來的離子，很容易就又被吸附到電極板上，使得離子的脫附速率 比較慢。所以，現(xiàn)在所制作的電吸附水處理模塊都存在者共同的缺點(diǎn)(1)所加電壓要低于 7K的電解電壓；(2)電極板間距離比較小。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決電容脫鹽模塊只能用2V左右的電壓，只能用減小電極板間距的方法來 增大電場(chǎng)，從而帶來脫附慢、能耗高的問題。本發(fā)明提供一種新模塊，該模塊在10-380V的 電壓下進(jìn)行工作，從而可以在增大電極板間距的情況下依然產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，提高了對(duì)離 子的吸附效率，減小了能耗，同時(shí)也提高了該模塊的脫附效率。該電容脫鹽模塊包括支撐板5、金屬板6、絕緣膜8、電極板3、墊圈4 ；電容脫鹽模塊兩端為支撐板5，緊挨著兩端支撐板5的為金屬板6，在兩個(gè)金屬板 之間為多個(gè)電極板3和墊圈4的交替排列，在金屬板6和電極板3之間加入一層絕緣膜8， 與絕緣膜8接觸的兩個(gè)電極板3為單面電極板，其他的都為雙面電極板，單面電極板是一片 電極片和一片集電板；雙面電極板是集電板設(shè)在兩片電極片之間；每對(duì)電極板間都有一層 絕緣膜；兩個(gè)金屬板6分別與電源的正負(fù)極相連接，電極板3置于這兩個(gè)金屬板6所形成的 電場(chǎng)中，電極板3上開有導(dǎo)液孔7，與進(jìn)液口 1、出液口 2和電極板3之間的間隙形成流道。進(jìn)一步，進(jìn)液口 1和出液口 2采用絕緣材料。進(jìn)一步，進(jìn)液口 1和出液口 2分別開在電容脫鹽模塊對(duì)稱的兩邊。進(jìn)一步，電極板間距為0. l-10mm。進(jìn)一步，根據(jù)外加電壓的不同，該電容脫鹽模塊電極板數(shù)為2-20片。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用兩個(gè)金屬板，把10-380V的電壓 加在這兩個(gè)平行金屬板上，這兩個(gè)平行金屬板間就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，把電極板置于這個(gè)電場(chǎng)中， 這樣在電極板上都會(huì)感應(yīng)出正負(fù)兩種電荷，溶液流過電極板表面，溶液中的離子就會(huì)吸附 在電極板上，同時(shí)電容脫鹽模塊的電極板都不與電源相連接，使得模塊與電源不形成回路， 從而水在電吸附過程中不會(huì)被電解。增大電極板間距、相應(yīng)的增大電壓所形成的電場(chǎng)，要 比2V左右電壓、Imm間距形成的電場(chǎng)要大，從而提高了電吸附效率，也提高了離子的脫附效 率。本發(fā)明的效果是，使模塊在10-380V的電壓下工作，同時(shí)又不會(huì)使水電解，提高了 離子的吸附效率，在再生過程中，也提高了離子的脫附效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的剖面圖
圖2是A的放大3為本發(fā)明的連線中1.進(jìn)液口，2.出液口，3.電極板，4.墊圈，5.支撐板，6.金屬板，7.導(dǎo)液孔， 8.絕緣膜。
具體實(shí)施例方式在圖1中，兩端為支撐板5，緊挨著支撐板5的為金屬板6，在兩個(gè)金屬板6之間為 電極板3和墊圈4的交替排列，電極板上開有導(dǎo)液孔7，最后用螺釘把兩個(gè)支撐板5壓緊形 成電容脫鹽模塊。進(jìn)液口 1和出液口2與電極板5間形成的空隙以及電極板5上開的導(dǎo)液 孔7共同構(gòu)成流道。液體有進(jìn)液口 1進(jìn)入電容脫鹽模塊，依次經(jīng)過電極板5間的空隙和電 極板5上開的導(dǎo)液孔7，最后有出液口 2流出，在電容脫鹽模塊中，流道為蛇形流道，這樣可 以使液體在模塊中流過的距離最長(zhǎng)。圖2為A的放大圖，最上面是支撐板5，緊挨著支撐板5的為金屬板6、再往下為絕 緣膜8、電極板3和墊圈4。本發(fā)明是要把電極板置于一個(gè)電場(chǎng)中，同時(shí)又不與電源形成回 路，所以金屬板6與電極板3之間要絕緣，本發(fā)明是通過在金屬板6和電極板3間增加了一 層絕緣膜8來實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)液口 1和出液口 2采用絕緣材料，使得金屬板6與進(jìn)液口 1和出液 口 2絕緣。在兩個(gè)金屬板6上加上電壓，就會(huì)在兩個(gè)金屬板6之間形成電場(chǎng)，使每個(gè)電極板 3都在這個(gè)電場(chǎng)之中。在圖3中，兩個(gè)金屬板6分別與電源的正負(fù)極相連接，在兩個(gè)金屬板6之間形成電 場(chǎng)。為了減小連接電阻，可以把兩條引線分別焊接在兩個(gè)金屬板6上。因?yàn)榧拥碾妷罕容^ 大，已經(jīng)超出了安全電壓的范圍，所以要使兩個(gè)電極板與外界絕緣。進(jìn)液口 1和出液口 2采用絕緣材料，保證與金屬板6絕緣。進(jìn)液口 1和出液口 2分別開在電容脫鹽模塊對(duì)稱的兩邊，這樣可以是液體流過的 距離最長(zhǎng)，同時(shí)也不會(huì)減小吸附材料的面積。兩個(gè)金屬板6與電極板3是絕緣的，本發(fā)明是通過在金屬板6和電極板3之間增 加一層絕緣膜8來實(shí)現(xiàn)的。墊圈4可以防止相鄰的電極板3短路，同時(shí)墊圈4決定了電極板間距，使電極板3 間形成一定空隙，為流道的一部分。兩個(gè)金屬板6分別與電源相連接，為了減小連接電阻，把兩條接線分別焊接在兩 個(gè)金屬板6上。在兩個(gè)金屬板上加高直流電壓，電壓范圍為10-380V。在本電容脫鹽模塊中，電極板間距可為0. l-10mm。根據(jù)外加電壓的不同，該電容脫 鹽模塊電極板數(shù)為2-20片。實(shí)施實(shí)例模塊1，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2mm，6片電極板，每個(gè)電極板都與1. 2V 的外電源相連接。當(dāng)濃度為2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通過該模塊時(shí)，出水濃度 為 1433 μ s/cm。模塊2，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2mm，6片電極板，兩個(gè)金屬板與IOV的 外電源相連接。當(dāng)濃度為2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通過該模塊時(shí)，出水濃度為1145 μ s/cm。模塊3，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2mm，6片電極板，兩個(gè)金屬板與20V的 外電源相連接。當(dāng)濃度為2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通過該模塊時(shí)，出水濃度為 1055 μ s/cm。模塊4，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2mm，6片電極板，兩個(gè)金屬板與30V的 外電源相連接。當(dāng)濃度為2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通過該模塊時(shí)，出水濃度為 902 μ s/cm。模塊1為改進(jìn)前的電容脫鹽模塊，模塊2、模塊3和模塊4為改進(jìn)后的電容脫鹽模 塊，同時(shí)模塊2、模塊3和模塊4所加電壓也不同，分別為10V、20和30V。對(duì)比數(shù)據(jù)在表1 中表 權(quán)利要求
1.一種電容脫鹽模塊，其特征是該電容脫鹽模塊包括支撐板(5)、金屬板(6)、絕緣膜 (8)、電極板(3)、墊圈；電容脫鹽模塊兩端為支撐板(5)，緊挨著兩端支撐板( 的為金 屬板(6)，在兩個(gè)金屬板之間為多個(gè)電極板(3)和墊圈(4)的交替排列，在金屬板(6)和電 極板C3)之間加入一層絕緣膜(8)，與絕緣膜(8)接觸的兩個(gè)電極板C3)為單面電極板，其 他的都為雙面電極板，單面電極板是一片電極片和一片集電板；雙面電極板是集電板設(shè)在 兩片電極片之間；每對(duì)電極板間都有一層絕緣膜；兩個(gè)金屬板(6)分別與電源的正負(fù)極相 連接，電極板⑶置于這兩個(gè)金屬板(6)所形成的電場(chǎng)中，電極板(3)上開有導(dǎo)液孔(7)，與 進(jìn)液口(1)、出液口(2)和電極板(3)之間的間隙形成流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容脫鹽模塊，其特征是進(jìn)液口⑴和出液口(2)采用絕 緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容脫鹽模塊，其特征是進(jìn)液口⑴和出液口(2)分別開 在電容脫鹽模塊對(duì)稱的兩邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容脫鹽模塊，其特征是電極板間距為0.l-10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容脫鹽模塊，其特征是根據(jù)外加電壓的不同，該電容脫鹽 模塊電極板數(shù)為2-20片。
全文摘要
一種電容脫鹽模塊用于去除液體中帶電粒子，可用于廢水處理和海水淡化等。該電容脫鹽模塊兩端為支撐板(5)，緊挨著兩端支撐板(5)的為金屬板(6)，在兩個(gè)金屬板之間為多個(gè)電極板(3)和墊圈(4)的交替排列，每對(duì)電極板間都有一層絕緣膜；兩個(gè)金屬板(6)分別與電源的正負(fù)極相連接，電極板(3)置于這兩個(gè)金屬板(6)所形成的電場(chǎng)中，同時(shí)各電極板與電源不形成回路，電極板(3)上開有導(dǎo)液孔(7)，與進(jìn)液口(1)、出液口(2)和電極板(3)之間的間隙形成流道。本發(fā)明模塊在10-380V的電壓下進(jìn)行工作，從而可以在增大電極板間距的情況下依然產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，提高了對(duì)離子的吸附效率，減小了能耗，同時(shí)也提高了脫附效率。
文檔編號(hào)C02F103/08GK102060359SQ201010543910
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者孟慶函, 張志超, 曹兵 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)