專利名稱：一種高壓電容吸附除鹽裝置及工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高壓電容吸附除鹽裝置及工藝，屬于含鹽水處理專用設備的技術領域。
背景技術：
隨著我國現(xiàn)代化進程的加快，含鹽廢水的產(chǎn)量逐年增加，來源也更加廣泛。如印染、農(nóng)藥、化工生產(chǎn)、石油和天然氣的開采、食品加工等行業(yè)。這些含鹽廢水中常含有高濃度有機物，如果直接采用生物法進行處理，鹽類物質(zhì)會進入生化過程，對微生物產(chǎn)生抑制作用，影響生化處理效果，導致出水難以達標排放。目前工業(yè)上常用加水稀釋、蒸餾、電吸附、離子交換、超濾和反滲透等方法來進行預處理，使處理后的廢水能夠直接進行常規(guī)的生化處理。但加水稀釋造成了凈水資源的浪費；蒸發(fā)除鹽會產(chǎn)生大量危廢；電吸附裝置復雜，運行操作不便；超濾和反滲透存在膜污染等問題；使得廢水處理運行成本很高，企業(yè)難以承受。尋求更加經(jīng)濟高效的除鹽方法成了一大熱點。近年來，一種新興的除鹽技術——電吸附除鹽法得到很大發(fā)展。它具有產(chǎn)水率高、能耗低等優(yōu)點。且除鹽性能良好；生產(chǎn)過程綠色無 污染，對進水水質(zhì)要求不高，再生時不消耗藥品；電極間流道寬，不易堵塞。該技術目前工程上主要用于污水深度處理和回用?，F(xiàn)有電除鹽裝置，如CN202139094U，名稱為一種電吸附廢水除鹽裝置，該裝置由水槽，正極板和負極板組成。正負電極板間隔0.5 2cm均勻分布在水槽內(nèi)，水槽內(nèi)設置加熱棒。能有效除鹽高且生產(chǎn)成本低，核心部件無需特殊維護。但其電極直接置于水槽，外加電壓為O 3V，限制了除鹽效率。如CN200943051Y，名稱為一種電除鹽裝置，該裝置采用多片片狀電極和隔離片，片狀電極并聯(lián)排列，電極間由隔離片隔開，靠加在裝置兩端的直流電工作。具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能、無二次污染、工作環(huán)境適應性強等優(yōu)點。但其多片電極結(jié)構(gòu)會導致水頭損失增大，溶液流速為0.05m/s 0.3m/s，相對較小，不宜處理大水量廢水，電極表面未作絕緣處理?，F(xiàn)有除鹽裝置均采用電極直接與溶液接觸的方式，外加電壓過大會導致水電解反應發(fā)生，增加能耗而且對電極造成損耗，電極壽命短。本發(fā)明針對常規(guī)電容吸附法的缺點，首次采用經(jīng)絕緣處理的電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)電極加以改進，使得該方法能夠在高電壓下運行。目前該技術還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有電容吸附法中由于電極與溶液直接接觸，外加電壓高于1.6V時溶液易發(fā)生電解，電極材料要求高，電極壽命短，裝置結(jié)構(gòu)復雜等缺點而提出了一種高壓電容吸附除鹽裝置。本發(fā)明的另一目的是提供了利用上述裝置進行除鹽的工藝。本發(fā)明的技術方案是:一種高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于由反應室和外接電源組成；其中反應室由第一側(cè)壁10A、第二側(cè)壁10B、活動板塊8、第一可拆卸板塊7A和第二可拆卸板塊7B組成的長方體；其中活動板塊8置于中間位置，兩側(cè)分別放置第一可拆卸板塊7A、第二可拆卸板塊7B和第一側(cè)壁10A、第二側(cè)壁10B，反應室按照側(cè)壁第一 10A、第一可拆卸板塊7A、活動板塊8、第二可拆卸板塊7B和第二側(cè)壁IOB順序排列并通過帶有螺紋的鐵棒5穿過相對應位置設置的小孔13連接，鐵棒5的兩端用配套的螺母6固定，反應室內(nèi)部緊靠第一側(cè)壁IOA和第二側(cè)壁IOB的相對位置分別設置陽極板11和陰極板3，陽極板11和陰極板3頂部中間位置分別安裝有第一金屬螺絲2A和第二金屬螺絲2B，分別與外接電源的正極和負極相接，陽極板11和陰極板3內(nèi)側(cè)相對位置分別設置陰離子膜12和陽離子膜4，陰離子膜12和陽離子膜4之間構(gòu)成過流通道；反應室中間的活動板塊8下端設有進水口 9、上端設有出水口 I。反應室為長方體，大小尺寸可根據(jù)實際需要設計和調(diào)節(jié)；可拆卸。優(yōu)選上述的第一側(cè)壁10A、第二側(cè)壁10B、活動板塊8、第一可拆卸板塊7A和第二可拆卸板塊7B的材料均為有機玻璃；第一可拆卸板塊7A、第二可拆卸板塊7B和活動板塊8均為U字型。第一可拆卸板塊7A、第二可拆卸板塊7B厚度均為0.5 5cm，長度和寬度可根據(jù)需要選定，數(shù)量可增減，且優(yōu)先選擇數(shù)量多厚度小的板塊。上述活動板塊8下端的進水口 9和上端設有出水口 I分別同閥門連接。優(yōu)選所述的陽極板11和陰極板3均為石墨電極板或不銹鋼電極板，且電極表面經(jīng)絕緣處理；經(jīng)絕緣處理采用常規(guī)的方法處理。電極板厚度為I 5mm，電極板尺寸與反應室尺寸相匹配。優(yōu)選所述的陰離子膜12和陽離子膜4為高分子薄膜，具有離子選擇透過性；材質(zhì)常為聚苯醚及其改性物、聚苯硫醚及其改性物，膜孔徑為4 6 μ m,膜厚度為0.1 1_ ;陰離子膜12與陽極板11之間、陽離子膜4與陰極板3之間均有I 6mm寬的空隙。優(yōu)選所述的電極板間距為0.8 15cm，對應的外接電源電壓大小為20 65V。

本發(fā)明還提供了利用上述的高壓電容吸附除鹽裝置進行除鹽的工藝，其具體步驟為:連接外接電源正極到陽極板11上的第一金屬螺絲2A、負極連接到陰極板3上的第二金屬螺絲2B，打開進水口 9相連的閥門，由泵將含鹽廢水送入反應室，打開外接電源，進行吸附除鹽反應，處理后的潔凈水由出水口 I流出并收集，吸附達到飽和狀態(tài)，停止進水，關閉外接電源，將電源正負極反接在第二金屬螺絲2B和第一金屬螺絲2A上之后，打開電源，使用去離子水作為進水，進行反沖洗。優(yōu)選所處理的含鹽廢水為濃度為60 600mg/L的溶液；溶液中常含有Li+、Na+、NH4+、K+、Rb+、Cs+、Ag+、Mg2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Ni2+、Ca2+、Sr2+、Pb2+、Ba2+、F—、CH3COO'HCOO'Cl'SCN'Br'CrO'NO' Γ、SO42'CO32'HCO3'NOf ;溶液流速在 O 100m/s ;電極間距為0.8 15cm ;外接電源的電壓為20 65V。優(yōu)選所述的吸附飽和時間為I 3h。優(yōu)選所述的反沖洗時間為5 30min。有益效果:采用絕緣電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)電極加以改進，使得該方法能夠在高電壓下運行。通過電極的絕緣處理，使電極不與溶液直接接觸?？煞乐闺姌O被腐蝕，電極壽命長，對電極材料要求低；且不存在電流，能耗低。結(jié)構(gòu)裝置簡單，除鹽效率高，具有很好的應用前景。


圖1是電容吸附法除鹽裝置結(jié)構(gòu)主視圖:其中I為出水口，2A為第一金屬螺絲，2B為第二金屬螺絲，3為陰極板，4為陽離子膜，5為帶螺紋的鐵棒，6為螺母，7A為第一可拆卸板塊，7B為第一可拆卸板塊,8為活動板塊,9為出水口，IOA為第一側(cè)壁，IOB為第二側(cè)壁，11為陽極板，12為陰離子膜。圖2是裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，即可拆卸板塊(7)上小孔分布圖:其中13為帶螺紋的鐵棒(5)所穿過的小孔。
具體實施例方式通過下面對實施例的描述，更加有助于公眾理解本發(fā)明，但不能也不應當將申請人所給出的具體實施例視為對本發(fā)明的限制，任何對不見或者技術特征的定義進行改變或者對結(jié)果做形式的而非實質(zhì)性的變換都應視為本發(fā)明所限定的保護范圍。實施例1如圖1所示:采用有機玻璃為作為側(cè)壁和各板塊的材料,整個裝置為長方體結(jié)構(gòu)，反應室按照第一側(cè)壁10A、第一可拆卸板塊7A、活動板塊8、第二可拆卸板塊7B和第二側(cè)壁IOB順序排列好后通過帶有螺紋的長鐵棒5穿過相對應位置設置的小孔13連接(如圖2)；在第一側(cè)壁IOA和第一可拆卸板塊7A之間、第二可拆卸板塊7B和第二側(cè)壁IOB之間分別嵌入陰離子膜12和陽離子膜4，兩端用配套的螺母6固定，陰陽離子膜片的大小與反映室相匹配，陰離子膜12和陽離子膜4之間構(gòu)成過流通道；反應室內(nèi)部緊靠第一側(cè)壁IOA和第二側(cè)壁IOB的相對位置分別放入陽極板11和陰極板3，陽極板11和陰極板3大小以剛好能放入反應室為宜，陽極板11和陰極板3頂部中間位置分貝安裝有第一金屬螺絲(2A)和第二金屬螺絲(2B)，第一金屬螺絲(2A)和第二金屬螺絲(2B)分別與外接電源的正極和負極相接；反應室中間位置活動板塊8的下端設有進水口(9)和中間上端設有出水口(I)。實施例2裝置結(jié)構(gòu)如實施例1，其中電極板選用石墨電極，根據(jù)反應室尺寸選用大小為55mmX 80mm的電極板，電極板厚度為2mm,電極板間距離為20mm,陰陽離子膜采用聚苯醚材料，厚度為0.5mm，膜孔徑為4 μ m，陰離子膜與陽極板之間、陽離子膜與陰極板之間空隙為2mm，進水口及出水口孔徑為5mm，小孔孔徑為3mm，采用電導率儀測定鹽溶液電導率，用電導率值表征溶液濃度，配制500mg/L NaCl溶液作為模擬含鹽廢水，加入反應室內(nèi)，關閉進出水口，調(diào)節(jié)電壓為60V，進行靜態(tài)吸附反應，每隔30min測定反應液電導率，處理150min后出水濃度約為40mg/L，去除率達90%以上。處理180min后，電極吸附接近飽和狀態(tài)，停止吸附反應，將外接電源的正負極反接在電極板上，反應室內(nèi)加入去離子水，對電極進行清洗，反沖洗時間為20min。實施例3結(jié)構(gòu)如實施例1，電極板選用不銹鋼電極，電極板尺寸為80mmX 100mm，電極的厚度為5mm,電極板間距為30mm,陰陽離子膜采用聚苯硫醚材料,厚度為0.8mm,膜孔徑為6 μ m，陰離子膜與陽極板之間、陽離子膜與陰極板之間空隙為5_，進水口及出水口孔徑為5mm,小孔孔徑為3mm，采用電導率儀測定鹽溶液電導率，用電導率值表征溶液濃度，采用溫度為25°C、濃度為80 mg/LCaCl2溶液(電導率值約為200 μ S/cm)作為進水，由蠕動泵送入反應室內(nèi)，調(diào)節(jié)溶液流量為72m/s，電壓為20V，每15min測定出水電導率值，30min時出水電導率值達最低，反應Ih時停止進水進行反沖洗，反沖洗IOmin后進行下一階段處理，Ih后出水電導率升高到170μ S/cm左右，收集Ih內(nèi)的出水混合液(濃度約為40mg/L)作為進水重復反應,重復反沖洗,經(jīng)兩次處理后出水電 導率最低值約為 20μ S/cm，去除率可達90%以上。
權(quán)利要求
1.一種高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于由反應室和外接電源組成；其中反應室由第一側(cè)壁(10A)、第二側(cè)壁(10B)、活動板塊(8)、第一可拆卸板塊(7A)和第二可拆卸板塊(7B)組成的長方體；其中活動板塊(8)置于中間位置、兩側(cè)分別放置第一可拆卸板塊(7A)、第二可拆卸板塊(7B)和第一側(cè)壁(10A)、第二側(cè)壁(10B)，反應室按照側(cè)壁第一(10A)、第一可拆卸板塊(7A)、活動板塊(8 )、第二可拆卸板塊(7B)和第二側(cè)壁(IOB)順序排列并通過帶有螺紋的鐵棒(5)穿過相對應位置設置的小孔(13)連接，鐵棒(5)的兩端用配套的螺母(6)固定，反應室內(nèi)部緊靠第一側(cè)壁(IOA)和第二側(cè)壁(IOB)的相對位置分別設置陽極板(11)和陰極板(3)，陽極板(11)和陰極板(3)頂部中間位置分別安裝有第一金屬螺絲(2A)和第二金屬螺絲(2B)，分別與外接電源的正極和負極相接，陽極板(11)和陰極板(3)內(nèi)側(cè)相對位置分別設置陰離子膜(12)和陽離子膜(4)，陰離子膜(12)和陽離子膜(4)之間構(gòu)成過流通道；反應室中間的活動板塊(8 )下端設有進水口( 9 )、上端設有出水口( I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于所述的第一可拆卸板塊(7A)、第二可拆卸板塊(7B)和活動板塊(8)均為U字型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于進水口(9)和水口(I)分別與閥門連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于所述的陽極板(11)和陰極板(3)均為石墨電極板或不銹鋼電極板，且電極表面經(jīng)絕緣處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓電容吸附除鹽裝置，其特征在于所述的陰離子膜(12)和陽離子膜(4)為高分子薄膜，具有離子選擇透過性；陰離子膜(12)與陽極板(11)之間、陽離子膜(4)與陰極板(3)之間均有I 6mm寬的空隙。
6.一種利用如權(quán)利要求I所述的高壓電容吸附除鹽裝置進行除鹽的工藝，其具體步驟為連接外接電源正極到陽極板(11)上的第一金屬螺絲(2A)、負極連接到陰極板(3)上的第二金屬螺絲(2B)，打開進水口(9)相連的閥門，由泵將含鹽廢水送入反應室，打開外接電源，進行吸附除鹽反應，處理后的潔凈水由出水口(I)流出并收集，吸附達到飽和狀態(tài)，停止進水，關閉外接電源，將電源正負極反接在第二金屬螺絲(2B)和第一金屬螺絲(2A)上之后，打開電源，使用去離子水作為進水，進行反沖洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的含鹽廢水為濃度為60 600mg/L的溶液；溶液流速在O 100m/S ;電極間距為O. 8 15cm ;外接電源的電壓為20 65V。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的吸附飽和時間為I 3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的反沖洗時間為5 30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓電容吸附法除鹽裝置及工藝，由反應室和外接電源組成；其中反應室按照第一側(cè)壁、第一可拆卸板塊、活動板塊、第二可拆卸板塊和第二側(cè)壁順序排列并通過帶有螺紋的鐵棒連接并固定，反應室內(nèi)部緊靠第一、第二側(cè)壁的相對位置分別設置陽極板和陰極板，陽極板和陰極板頂部中間位置分別安裝有金屬螺絲，分別與外接電源的正極和負極相接，陽極板和陰極板內(nèi)側(cè)相對位置分別設置陰離子膜和陽離子膜，陰離子膜和陽離子膜之間構(gòu)成過流通道；活動板塊設有進水口和出水口；電極表面作絕緣處理。含鹽廢水送入反應器內(nèi)，兩端電極接入外加直流電源，出水經(jīng)頂部出水口流出。本發(fā)明采用絕緣電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)電極加以改進，使得該方法能夠在高電壓下運行。
文檔編號C02F1/469GK103253745SQ201310159118
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者趙賢廣, 徐炎華, 齊菲 申請人:南京工業(yè)大學