專利名稱：一種電吸附水處理模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)通過電吸附作用去除水中離子的模塊，該模塊對(duì)廢水處理和海水 淡化都有巨大的潛力。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，水資源越來越受到人們的關(guān)注。淡水資源是有限的，對(duì)廢水的回 收利用就顯得尤為重要。現(xiàn)在對(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)是技術(shù)成熟，但在再生過程中生成大量的廢酸、廢堿 等二次廢液；電滲析法和反滲透法的主要缺點(diǎn)是存在薄膜毒化的，而蒸餾法的主要特點(diǎn)是 能耗比較大。為了克服以上缺點(diǎn)，電吸附水處理技術(shù)越來越受到關(guān)注。電吸附水處理技術(shù)就是 在電極上加上電壓，當(dāng)含有離子的液體從電極板之間流過時(shí)，液體中的正離子向負(fù)極移動(dòng)， 而液體中的負(fù)離子向正極移動(dòng)，最終吸附到電極板上，從而實(shí)現(xiàn)液體的凈化脫鹽。吸附飽和 后，把電極板反接或短接來實(shí)現(xiàn)其再生。U. S. Pat. No. 006309532B1等所述電吸附水處理模塊，有電極板、支撐板、墊片、絕 緣膜和螺絲釘?shù)冉M成，每對(duì)電極板間有絕緣膜隔開，把支撐板和電極板用螺絲釘壓緊形成 電吸附水處理模塊。每個(gè)電極板都與外電源相連接，電極板之間的空隙形成流道，在該種模 塊中，流道都為蛇形流道，這樣液體在模塊的流過的距離才最長(zhǎng)。在螺絲釘壓緊的過程中， 由于受力的不同，墊片的變形也不同，使得電極板間距也就不一樣，同時(shí)，由于受力的不同， 電極板也會(huì)出現(xiàn)變形，也會(huì)影響電極板間距。U. S. Pat. No. 20090255815A1中，中間的電極板與外電源的負(fù)極相連接，兩端的兩 個(gè)電極板與外電源的正極相連接，每個(gè)電極板上都開有許多圓形的小孔，小孔在電極板上 排列成圓形，小孔的面積應(yīng)該占總面積的7% -15%，上下兩個(gè)電極板上開的小孔不是正對(duì) 著，而是錯(cuò)開著的。在液體流過的過程中，電極板的兩面帶上了相反的電荷，從而對(duì)液體中 的離子進(jìn)行了吸附，提高了吸附效率。但是也存在受力不平衡，使得極板間距不一致的問 題。U. S. Pat. No. 20090218227A1中，電極片不是用導(dǎo)電膠粘到集電板上，而是把電極 片與集電板壓緊，使其緊密接觸，減小了接觸電阻，增加了吸附效率。同時(shí)墊片上帶有擋板， 組裝成電吸附水處理模塊后，液體進(jìn)入模塊后，是沿著擋板的方向流動(dòng)，從而使得液體在模 塊中流動(dòng)的距離增大，流動(dòng)的時(shí)間增長(zhǎng)，使得吸附效率增加。該模塊每個(gè)電極板都與外電源 相連接，使得接觸電阻比較大，同時(shí)電極板與外電源相連接的地方也是最容易破壞的地方， 電吸附水處理模塊的組裝應(yīng)當(dāng)盡量減少電極板與電源的連接個(gè)數(shù)。CN01127147、CN01127146、CN00261828、CN0124553、CN0124554 等專利中，電吸附 水處理模塊的每個(gè)電極板都與電源相連接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，在每?jī)蓚€(gè)電極板所形成的 流道中，都填有可以使離子通過的離子交換樹脂，使得液體流動(dòng)的阻力增大，增加了能耗。 CN2007200332、CN200710019276等專利中，電吸附水處理模塊中只有兩個(gè)配電板與電源相連接，由于采用了串聯(lián)的供電方式，使得工作電流減小，提高了模塊工作的可靠性，同樣在 電極板所形成的流道中，填有可使離子通過的離子交換樹脂。影響電吸附水處理模塊性能的主要因素有電吸附材料、流動(dòng)方式和流道。電吸附 材料主要有活性炭、碳?xì)饽z、碳納米管等等具有大比表面積的物質(zhì)。把電極片與集電板用 導(dǎo)電膠粘貼在一起或者用外力壓緊使其形成雙面電極板，兩個(gè)電極板之間為溶液流過的通 道。現(xiàn)在電吸附模塊通用的為蛇形流道，但在液體流速不大的情況下，液體在流道中流動(dòng)的 很平緩，攪拌作用很有限，使得離子的吸附效率并不高；同時(shí)，電極板間距的不一致，也使得 電吸附效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種高效、節(jié)能的電吸附水處理模塊。本發(fā)明的改進(jìn)之處在于其連接方式，以前的電吸附水處理模塊的電極板都與電源 相連接，而現(xiàn)在所制作的電吸附水處理模塊，只有最上面和最下面的電極板與電源直接相 連接，中間的電極板由與電源直接相連接的電極板感應(yīng)出電荷，從而使該模塊的工作電壓 和工作電流更加平衡，使得吸附效果更高。一種電吸附水處理模塊，其特征在于該電吸附水處理模塊的兩端分別為支撐板 3，在兩個(gè)支撐板3間為電極板5和墊圈4的交替排列，電極板5包括電極片8和集電板7。 緊挨著支撐板3的兩個(gè)電極板5為單面電極板，其它的都是雙面電極板，單面電極板是一片 電極片8和一片集電板7 ；雙面電極板是集電板7設(shè)在兩片電極片8之間；每對(duì)兩個(gè)電極板 5間有絕緣膜并設(shè)置擋板9，最后把兩端的支撐板3壓緊形成電吸附水處理模塊。最上面和 最下面的電極板5分別與電源的正負(fù)極相連接，電極板5上開有使液體流過的導(dǎo)液孔6，與 兩個(gè)電極板5之間形成的空隙共同形成流道，以及與兩端的支撐板3上的進(jìn)液口 1和出液 口 2形成流道。電極片8為活性炭、碳?xì)饽z或碳納米管；集電板7是石墨板、石墨紙或鈦板；，墊 圈4采用絕緣材料。絕緣膜為聚丙烯、聚乙烯單層微孔膜或者由聚丙烯和聚乙烯復(fù)合的多層微孔膜。擋板9與電極板5的接觸面積應(yīng)小于電極板5面積的10%。在電吸附水處理模塊的組裝壓緊過程中，由于受力的不同，從而使每個(gè)墊片的變 形也不同，電極板也會(huì)出現(xiàn)不同的變形，這樣就使得電極板之間的距離不一致，使用固定的 電壓就會(huì)使得電吸附效率降低。在電吸附過程中，液體在電吸附水處理模塊中流過的距離 越長(zhǎng)，吸附的效果就越好，所以提高液體在流道中流過的距離也能提高吸附效率。針對(duì)以上 影響電吸附的因素，本發(fā)明在流道中設(shè)置擋板解決以上問題。在流道中設(shè)置擋板，第一可以 起到支撐作用，固定電極板間的距離，同時(shí)可以抑制電極板的變形。第二可以使液體順著擋 板流動(dòng)，使液體在裝置中流過的路徑更長(zhǎng)，在流道中設(shè)置擋板能顯著提高電吸附水處理模 塊的吸附效率。


圖1、電吸附水處理模塊的剖面2、電極板示意3、電極板的分解圖
圖4、電吸附水處理模塊的接線方式中1.進(jìn)液口，2.出液口，3.支撐板，4.墊圈，5.電極板，6導(dǎo)液孔，7.集電板， 8.電極片，9.擋板。
具體實(shí)施例方式下面會(huì)具體介紹該專利的細(xì)節(jié)，并根據(jù)相應(yīng)的圖來具體介紹其實(shí)施方法。圖1電吸附水處理模塊的剖面圖，電吸附水處理模塊包括電極板5、墊圈4和支撐 板3。電極板5和墊圈4在兩支撐板3間交替排列，最后兩個(gè)支撐板3把電極板5和墊圈4 壓緊形成電吸附水處理模塊。每?jī)蓚€(gè)電極板5之間都有一定間距，間距的大小有墊圈4來 決定。電極板5上開有使液體流過的導(dǎo)液孔6，與兩個(gè)電極板5之間形成的空隙共同形成流 道。在每?jī)蓚€(gè)電極板之間設(shè)置了擋板9，當(dāng)液體有進(jìn)液口 1進(jìn)入電吸附水處理模塊后，溶液 沿著擋板9的方向流過兩個(gè)電極板5之間形成的流道，從而使液體流過的路徑最長(zhǎng)，使吸附 效率增大，最后液體有出液口 2流出。圖2為電吸附水處理模塊的電極板剖面圖，有圖可知，該電吸附水處理模塊的電 極板5包括電極片8、集電板7，其中在集電板上上開有使液體流過的導(dǎo)液孔6，用導(dǎo)電膠把 電極片8粘貼到集電板7上，形成雙面電極板5。圖3為兩個(gè)相鄰電極板的分解圖，下上為兩個(gè)電極板5，中間為墊圈4和擋板9。 兩個(gè)電極板上在相反的方向上開有導(dǎo)液孔6，使得液體在其中按“Z字”形的流動(dòng)，導(dǎo)液孔6 與電極板的空隙形成流道，在流道中設(shè)置擋板9，擋板9采用絕緣材料，強(qiáng)度大，液體在兩個(gè) 電極板5間空隙流動(dòng)時(shí)順著擋板9流動(dòng)，這就使得液體不光在整個(gè)電吸附水處理模塊中按 蛇形流道流動(dòng)，在兩個(gè)電極板5之間液體也是按蛇形流道流動(dòng)，使得液體在電吸附水處理 模塊中流過的路程更長(zhǎng)，提高了電吸附水處理模塊對(duì)液體中離子的吸附效率；同時(shí)由于擋 板9的存在，使得整個(gè)電吸附水處理模塊在組裝壓緊過程中，墊圈4的變形比較均勻，從而 能夠抑制電極板5的變形，這就使得整個(gè)電吸附水處理模塊的流道比較均勻，可以大大提 高電吸附水處理模塊的吸附效率。圖4為電吸附水處理模塊與電源連接方式圖。在本發(fā)明中，電吸附水處理模塊只 有最上面與最下面的兩個(gè)電極板與電源相連接，假設(shè)最上面的電極板與正極相連接，則最 下面的電極板與電源的負(fù)極相連接，與正極相連接的電極板帶正電荷，那么與它相鄰的電 極板的相鄰面則會(huì)被感應(yīng)出負(fù)電荷，此電極板的另一面相應(yīng)的帶正電荷，以此類推，中間的 所有電極板都同時(shí)帶有正電荷和負(fù)電荷。這樣一方面在電壓加的相對(duì)大的情況下，電流也 會(huì)很小，水不會(huì)被電解，所以可以加相對(duì)比較大的電壓，形成強(qiáng)的電場(chǎng)，使吸附效率增大。另 一方面，可以使工作電壓和工作電流更加平衡，使吸附更穩(wěn)定。實(shí)施實(shí)例模塊1，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2cm，電壓為1. 2V，10片電極板，電極板 間設(shè)有擋板，只有最上端和最下端兩個(gè)電極板與電源相連接。當(dāng)濃度為2000μ s/cm的溶液 以0. 6L/h通過該模塊時(shí)，出水濃度為861 μ s/cm。模塊2，電極材料為活性炭，墊圈的厚度為2cm，電壓為1. 2V，10片電極板，電極 板都與電源相連接。當(dāng)濃度為2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h通過該模塊時(shí)，出水濃度為 1227 μ s/cm。
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模塊1是按本發(fā)明制作的電吸附水處理模塊，模塊2為對(duì)比模塊，對(duì)比數(shù)據(jù)在表1中。表 權(quán)利要求
一種電吸附水處理模塊，其特征在于該電吸附水處理模塊的兩端分別為支撐板(3)，在兩個(gè)支撐板(3)間為電極板(5)和墊圈(4)的交替排列，電極板(5)包括電極片(8)和集電板(7)；緊挨著支撐板(3)的兩個(gè)電極板(5)為單面電極板，其它的都是雙面電極板，單面電極板是一片電極片(8)和一片集電板(7)；雙面電極板是集電板(7)設(shè)在兩片電極片(8)之間；每對(duì)兩個(gè)電極板(5)間有絕緣膜并設(shè)置擋板(9)，最后把兩端的支撐板(3)壓緊形成電吸附水處理模塊；最上面和最下面的電極板(5)分別與電源的正負(fù)極相連接，電極板(5)上開有使液體流過的導(dǎo)液孔(6)，與兩個(gè)電極板(5)之間形成的空隙共同形成流道，以及與兩端的支撐板(3)上的進(jìn)液口(1)和出液口(2)形成流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電吸附水處理模塊，其特征在于電極片(8)為活性炭、碳?xì)?凝膠或碳納米管；集電板(7)是石墨板、石墨紙或鈦板；墊圈(4)采用絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電吸附水處理模塊，其特征在于絕緣膜為聚丙烯、聚乙烯單層 微孔膜或者由聚丙烯和聚乙烯復(fù)合的多層微孔膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電吸附水處理模塊，其特征在于擋板(9)與電極板(5)的接 觸面積小于電極板(5)面積的10%。
全文摘要
一種電吸附水處理模塊屬于廢水處理領(lǐng)域。該電吸附水處理模塊的兩端分別為支撐板(3)，在兩個(gè)支撐板(3)間為電極板(5)和墊圈(4)的交替排列，電極板(5)包括電極片(8)和集電板(7)；每對(duì)兩個(gè)電極板(5)間有絕緣膜并設(shè)置擋板(9)，最后把兩端的支撐板(3)壓緊形成電吸附水處理模塊；最上面和最下面的電極板(5)分別與電源的正負(fù)極相連接。在本發(fā)明中，電吸附水處理模塊只有最上面與最下面的兩個(gè)電極板與電源相連接，加相對(duì)比較大的電壓，形成強(qiáng)的電場(chǎng)，使吸附效率增大；使工作電壓和工作電流更加平衡，使吸附更穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C02F1/469GK101973608SQ20101054392
公開日2011年2月16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)