專利名稱：無(wú)濃縮室的電去離子方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電去離子方法與系統(tǒng)，尤其是涉及一種無(wú)濃縮室的電去離子方法與系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力、電子、化工、醫(yī)藥等行業(yè)所需凈水的制備及電鍍、制革、采礦、化工顏料、印刷
電路板等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含重金屬離子的廢水的處理，均要涉及離子的去除。目前， 國(guó)內(nèi)外去除水或廢水中離子性雜質(zhì)的主要方法有離子交換法、反滲透法、電滲析法、納濾法 與電去離子法等。這些方法各具特點(diǎn)。其中電去離子法具有不需要消耗化學(xué)再生劑、分離 效率高、環(huán)境友好等突出優(yōu)點(diǎn)，因此在凈水制備與重金屬?gòu)U水的處理中具有良好的工業(yè)化 應(yīng)用前景。但是，常規(guī)的電去離子實(shí)際上是一種淡室中充填了離子交換劑的電滲析，需要同 時(shí)使用許多陽(yáng)離子交換膜與陰離子交換膜。因此，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本高，安裝與維 修極為不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)濃縮室的電去離子方法與系統(tǒng)，用于分離水或廢水 中的離子，特別是Na+、K+、Cl—、HCrO4-等高溶解性的一價(jià)離子。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一、一種無(wú)濃縮室的電去離子方法用兩張陽(yáng)離子交換膜將離子交換樹(shù)脂與陰、陽(yáng)電極隔離；采取吸附與電再生交替 操作；利用電流密度為250 500A/m2的強(qiáng)直流電促進(jìn)水電離，產(chǎn)生大量0H_與H+離子；再利 用所產(chǎn)生的0H_或H+離子對(duì)失效的離子交換樹(shù)脂進(jìn)行再生，使其轉(zhuǎn)化為OH型或H型；在電 再生的同時(shí)，借助離子交換樹(shù)脂間隙中連續(xù)流動(dòng)的水流，使得被再生下來(lái)的離子排出系統(tǒng)。二、一種無(wú)濃縮室的電去離子系統(tǒng)在上端為上樹(shù)脂截留板、下端為下樹(shù)脂截留板、一側(cè)為陽(yáng)極室和另一側(cè)為陰極室 圍成的樹(shù)脂室內(nèi)裝滿離子交換樹(shù)脂，陽(yáng)極室從內(nèi)至外依次放置陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng)狀陽(yáng)極， 陰極室從內(nèi)至外依次放置另一陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng)狀陰極，網(wǎng)狀陽(yáng)極和網(wǎng)狀陰極分別接直流 電源，在陽(yáng)極室與陰極室上端兩側(cè)分別開(kāi)有電解液出口，在陽(yáng)極室與陰極室下端兩側(cè)分別 開(kāi)有電解液進(jìn)口，陽(yáng)極室一側(cè)的電解液出口經(jīng)電解液儲(chǔ)槽和電解液循環(huán)泵與同側(cè)的電解液 進(jìn)口連接，陰極一側(cè)的電解液出口經(jīng)另一電解液儲(chǔ)槽和另一電解液循環(huán)泵與同側(cè)的電解液 進(jìn)口連接，上樹(shù)脂截留板接進(jìn)水口，下樹(shù)脂截留板接出水口。所述的離子交換樹(shù)脂為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂或均勻混合的陽(yáng)離子交 換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。所述的兩塊截留板均為布有0. 2 0. 3mm孔的截留板；或靠近離子交換樹(shù)脂一側(cè) 裝有孔徑為0. 15 0. 2mm過(guò)濾網(wǎng)的截留板，截留板的孔徑為2 3mm。本發(fā)明具有的有益效果是
1)無(wú)濃縮室；2)任何大小的裝置均只需要一對(duì)陽(yáng)離子交換膜；3)再生下來(lái)的離子借助離子交換樹(shù)脂間隙中連續(xù)流動(dòng)的水流直接從樹(shù)脂室排出 系統(tǒng)；4)再生速度快，且在電流密度、溫度等條件保持不變的情況下不受離子交換膜間 距的影響。本發(fā)明適用于納濾與反滲透出水的進(jìn)一步凈化、含Cr(VI)電鍍漂洗廢水的凈化 以及其他水質(zhì)類似的水與廢水的凈化。


圖1是本發(fā)明流程原理2是本發(fā)明無(wú)濃縮室電去離子器A-A剖面中1.直流電源，2.無(wú)濃縮室電去離子器，3.進(jìn)水口(兼再生液排出口)，4.上 樹(shù)脂截留板，5.電解液出口，5’.電解液出口，6.陽(yáng)極室，7.陰極室，8.陽(yáng)離子交換膜， 8’.陽(yáng)離子交換膜，9.網(wǎng)狀陽(yáng)極，10.離子交換樹(shù)脂，11.網(wǎng)狀陰極，12.電解液儲(chǔ)槽，12’.電 解液儲(chǔ)槽，13.電解液循環(huán)泵，13’.電解液循環(huán)泵，14.電解液進(jìn)口，14’.電解液進(jìn)口 15.下 樹(shù)脂截留板，16.出水口(兼再生用純水進(jìn)水口)。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明在上端為上樹(shù)脂截留板4、下端為下樹(shù)脂截留板15、一側(cè) 為陽(yáng)極室6和另一側(cè)為陰極室7圍成的樹(shù)脂室內(nèi)裝滿離子交換樹(shù)脂10，陽(yáng)極室6從內(nèi)至外 依次放置陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng)狀陽(yáng)極9，陰極室7從內(nèi)至外依次放置另一陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng) 狀陰極11，網(wǎng)狀陽(yáng)極9和網(wǎng)狀陰極11分別接直流電源1，在陽(yáng)極室6與陰極室7上端兩側(cè) 分別開(kāi)有電解液出口 5與5’，在陽(yáng)極室6與陰極室7下端兩側(cè)分別開(kāi)有電解液進(jìn)口 14與 14’，一側(cè)的電解液出口 5經(jīng)電解液儲(chǔ)槽12和電解液循環(huán)泵13與同側(cè)的電解液進(jìn)口 14連 接，另一側(cè)的電解液出口 5’經(jīng)另一電解液儲(chǔ)槽12’和另一電解液循環(huán)泵13’與同側(cè)的電解 液進(jìn)口 14’連接，上樹(shù)脂截留板4接進(jìn)水口 3，下樹(shù)脂截留板15接出水口 16。所述的離子交換樹(shù)脂10為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂或均勻混合的陽(yáng)離 子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。當(dāng)去除陽(yáng)離子時(shí)，采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；當(dāng)去除陰離子時(shí)， 采用陰離子交換樹(shù)脂；當(dāng)同時(shí)去除陰、陽(yáng)離子時(shí)，采用比例為1 2均勻混合的陽(yáng)離子交換 樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。所述的兩塊截留板均為布有0. 2 0. 3mm孔的截留板，孔間距5-lOmm，均勻分布； 或靠近離子交換樹(shù)脂10 —側(cè)裝有孔徑為0. 15 0. 2mm過(guò)濾網(wǎng)的截留板，截留板的孔徑為 2 3mm，孔間距為10 15_，均勻分布。所述的電解液為質(zhì)量百分比0. 1-2%的硫酸水溶液。本發(fā)明采取吸附與電再生交替操作。參照?qǐng)D1，吸附時(shí)，關(guān)閉直流電源1、電解液循 環(huán)泵13與13’。經(jīng)預(yù)處理除去懸浮物的水或廢水自上而下地依次經(jīng)過(guò)下樹(shù)脂截留板5、離 子交換樹(shù)脂10與上樹(shù)脂截留板4。離子交換樹(shù)脂利用其交換作用，去除水或廢水中的離子 性雜質(zhì)，從而使水或廢水得到凈化。電再生時(shí)，開(kāi)啟直流電源1與兩個(gè)電解液循環(huán)泵13和13，。利用電流密度達(dá)250 500A/m2的強(qiáng)直流電促進(jìn)水電離，產(chǎn)生大量0H—與H+離子；再 利用所產(chǎn)生的0H_或H+離子對(duì)失效的離子交換樹(shù)脂進(jìn)行再生，使其轉(zhuǎn)化為OH型或H型。與 此同時(shí)，連續(xù)向離子交換樹(shù)脂10通純水，其流向與處理時(shí)的水流方向相反。這樣，猶如逆流 化學(xué)再生，吸附于離子交換樹(shù)脂中的離子將不斷從離子交換樹(shù)脂內(nèi)部轉(zhuǎn)向水流，使離子交 換樹(shù)脂順著再生水流的方向逐漸獲得再生；另一方面，再生水流接納再生出來(lái)的離子后，濃 度將不斷升高，最終排出樹(shù)脂室。實(shí)施例濃度為50mg/L的含Cr (VI)廢水采用圖1所示的系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用Nafion陽(yáng) 離子交換膜，每張膜的有效面積為40cm2 ；兩膜之間的間距為IOmm ；樹(shù)脂室內(nèi)充填大孔型 弱堿性的陰離子交換樹(shù)脂，陰離子交換樹(shù)脂層高度為20cm。所使用的電解液為質(zhì)量百分 比0. 5%的硫酸水溶液。吸附后失效的離子交換樹(shù)脂在電流密度為375A/m2，電壓為84 108V，水流停留時(shí)間為2. 4min的條件下再生2h，陰離子交換樹(shù)脂的吸附容量恢復(fù)至新樹(shù)脂 的44%，獲得的再生濃縮液含Cr(VI)550-800mg/L，濃縮倍數(shù)為11-16。用電再生后的陰離 子交換樹(shù)脂處理上述含Cr(VI)廢水，出水Cr(VI)含量可降至0. 02-0. 46mg/L。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)濃縮室的電去離子方法，其特征在于用兩張陽(yáng)離子交換膜將離子交換樹(shù)脂 與陰、陽(yáng)電極隔離；采取吸附與電再生交替操作；利用電流密度為250 500A/m2的強(qiáng)直流 電促進(jìn)水電離，產(chǎn)生大量0H_與H+離子；再利用所產(chǎn)生的0H_或H+離子對(duì)失效的離子交換 樹(shù)脂進(jìn)行再生，使其轉(zhuǎn)化為OH型或H型；在電再生的同時(shí)，借助離子交換樹(shù)脂間隙中連續(xù)流 動(dòng)的水流，使得被再生下來(lái)的離子排出系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的一種無(wú)濃縮室的電去離子系統(tǒng)，其特征在于在上端為 上樹(shù)脂截留板G)、下端為下樹(shù)脂截留板(15)、一側(cè)為陽(yáng)極室(6)和另一側(cè)為陰極室(7)圍 成的樹(shù)脂室內(nèi)裝滿離子交換樹(shù)脂(10)，陽(yáng)極室(6)從內(nèi)至外依次放置陽(yáng)離子交換膜(8)和 網(wǎng)狀陽(yáng)極(9)，陰極室(7)從內(nèi)至外依次放置另一陽(yáng)離子交換膜(8’ )和網(wǎng)狀陰極(11)，網(wǎng) 狀陽(yáng)極(9)和網(wǎng)狀陰極(11)分別接直流電源(1)，在陽(yáng)極室(6)與陰極室(7)上端兩側(cè)分 別開(kāi)有電解液出口(5、5’)，在陽(yáng)極室(6)與陰極室(7)下端兩側(cè)分別開(kāi)有電解液進(jìn)口(14、 14’)，陽(yáng)極室一側(cè)的電解液出口(5)經(jīng)電解液儲(chǔ)槽(12)和電解液循環(huán)泵(13)與同側(cè)的電 解液進(jìn)口(14)連接，陰極一側(cè)的電解液出口 (5，)經(jīng)另一電解液儲(chǔ)槽(12’)和另一電解液 循環(huán)泵(13’)與同側(cè)的電解液進(jìn)口(14’)連接，上樹(shù)脂截留板(4)接進(jìn)水口(3)，下樹(shù)脂截 留板(15)接出水口(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)濃縮室的電去離子系統(tǒng)，其特征在于所述的離子交 換樹(shù)脂(10)為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂或均勻混合的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子 交換樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)濃縮室的電去離子系統(tǒng)，其特征在于所述的兩塊截 留板均為布有0. 2 0. 3mm孔的截留板；或靠近離子交換樹(shù)脂(10) —側(cè)裝有孔徑為0. 15 0. 2mm過(guò)濾網(wǎng)的截留板，截留板的孔徑為2 3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)濃縮室的電去離子方法與系統(tǒng)。由上樹(shù)脂截留板、下樹(shù)脂截留板、陽(yáng)極室和陰極室圍成樹(shù)脂室，陽(yáng)極室放置陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng)狀陽(yáng)極，陰極室放置另一陽(yáng)離子交換膜和網(wǎng)狀陰極，陽(yáng)極和陰極分別接直流電源，上樹(shù)脂截留板接進(jìn)水口，下樹(shù)脂截留板接出水口。利用電流密度為250～500A/m2的強(qiáng)直流電對(duì)失效的離子交換樹(shù)脂進(jìn)行電再生；在電再生的同時(shí)，借助離子交換樹(shù)脂間隙中連續(xù)流動(dòng)的水流，使得被再生下來(lái)的離子排出系統(tǒng)。本發(fā)明無(wú)濃縮室；任何大小的裝置均只需要一對(duì)陽(yáng)離子交換膜；再生速度快，且不受離子交換膜間距的影響。適用于納濾與反滲透出水的進(jìn)一步凈化、含Cr(VI)電鍍漂洗廢水的凈化以及其他水質(zhì)類似的水與廢水的凈化。
文檔編號(hào)C02F1/469GK102079559SQ20101056656
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者金倩楠, 陳雪明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)